JP2012046007A - Power-assisted bicycle - Google Patents

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shifting
shift
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battery
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Kiyohiro Ito
潔洋 伊藤
Hirokazu Oba
浩量 大場
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Ntn Corp
Ntn株式会社
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    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
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    • B62M6/80Accessories, e.g. power sources; Arrangements thereof
    • B62M6/90Batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent clutches from interfering with each other when retreating in a power-assisted bicycle of a center motor type which is equipped with a regenerative mechanism.SOLUTION: A transmission mechanism 3 and a transmission control mechanism 10 are provided inside a hub 1 of a drive wheel. The transmission mechanism 3 comprises a planetary gear mechanism and includes a sun gear 3a provided around a wheel shaft 5, planetary gear 3b engaging with the sun gear 3a, and a planetary carrier 3c which holds the planetary gear 3b. A hub case 7 rotates with an outer wheel gear 3d that engages with the planetary gear 3b as one body. The transmission mechanism 3 changes speed in such a manner that a treading force or a drive force from the output of a motor is inputted in the planetary carrier 3c during forward driving, and is transmitted to a drive wheel at an equal speed or higher. The transmission control mechanism 10 shifts the sun gear 3a, for drive force or reverse input, to a relative rotation possible mode or relative rotation impossible mode around the wheel shaft 5 through the clutch to change speed. The reverse input from the drive wheel during forward non-driving, is transmitted in the direction opposite to a drive force transmission path, during forward driving, at any speed change step of the transmission mechanism 3.

Description

この発明は、電動モータにより人力駆動系に補助力を付加させる電動補助自転車に関するものである。   The present invention relates to a battery-assisted bicycle that adds an auxiliary force to a human-powered drive system by an electric motor.
電動モータにより人力駆動系に補助力を付加させる電動補助自転車には、電動補助力を与えるためのモータ用電源としてバッテリが搭載される。このバッテリは、1回の充電で長時間走行できることが望ましいことから、走行エネルギーを有効に利用し、回生発電によりバッテリを充電する機能を備えた電動補助自転車が開発されている。   A battery is mounted as a motor power source for applying an electric assisting force to an electric assisting bicycle that adds an assisting force to the human power drive system by an electric motor. Since it is desirable for this battery to be able to run for a long time with a single charge, a battery-assisted bicycle having a function of effectively using running energy and charging the battery by regenerative power generation has been developed.
その回生発電によるバッテリの充電装置として、例えば、特許文献1に、ブレーキレバーの操作を検出して回生装置に回生作動を指令する回生制御装置の技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   As a battery charging device using regenerative power generation, for example, Patent Literature 1 discloses a technology of a regeneration control device that detects an operation of a brake lever and commands a regeneration operation to the regeneration device (see, for example, Patent Literature 1). ).
この種の電力回生機能を搭載する場合、例えば、特許文献2に示すように、車軸周辺にモータ及び変速機を設けた電動補助自転車(ハブモータ方式)の場合は、駆動輪とモータの出力軸とを直結とすることで、電力回生は比較的容易に実現できる(例えば、特許文献2参照)。   When this type of power regeneration function is installed, for example, as shown in Patent Document 2, in the case of a battery-assisted bicycle (hub motor system) in which a motor and a transmission are provided around the axle, a drive wheel, an output shaft of the motor, By direct connection, power regeneration can be realized relatively easily (see, for example, Patent Document 2).
しかし、このハブモータ方式の場合、バッテリ(以下、二次電池と称する)からモータまでの距離が遠くなりがちであり、その二次電池までの配線の取り回しが煩雑になる傾向がある。また、モータをフロント側に配置すると操作性が悪化し、リア側に配置すると変速機との両立が困難になるという問題もある。   However, in the case of this hub motor system, the distance from the battery (hereinafter referred to as a secondary battery) to the motor tends to be long, and the wiring to the secondary battery tends to be complicated. Further, when the motor is arranged on the front side, the operability is deteriorated, and when the motor is arranged on the rear side, there is a problem that compatibility with the transmission becomes difficult.
このため、電力回生機能を搭載する場合、操作性と構造の簡素化を求めるならば、例えば、特許文献3のように、クランク軸及びその軸受等を含む人力駆動系と、モータによる補助動力をクランク軸に合力させる駆動系とを単一のハウジングに収容した駆動装置、いわゆるセンタモータユニットを備えた構造(センタモータ方式)とするのが有利である(例えば、特許文献3参照)。   For this reason, when a power regeneration function is installed, if operability and simplification of the structure are desired, for example, as in Patent Document 3, a manual drive system including a crankshaft and its bearings, and auxiliary power by a motor are provided. It is advantageous to adopt a structure (center motor system) provided with a drive device in which a drive system to be combined with the crankshaft is housed in a single housing, a so-called center motor unit (see, for example, Patent Document 3).
センタモータ方式で、電力回生機能を搭載した電動補助自転車として、例えば、特許文献4に示すものがある。
この電動補助自転車では、モータの出力軸と駆動側スプロケットとの間に第一ワンウェイクラッチを設け、ペダルから踏力が入力されるクランク軸と駆動側スプロケットとの間に第二のワンウェイクラッチを設け、さらにブレーキ操作に応じて第一ワンウェイクラッチをロックする直結手段を設けることで、制動時の電力回生を実現している。なお、リアハブとリアスプロケットとは、回生時に後輪からの逆入力トルクをモータに伝えることができるように直結されている(例えば、特許文献4参照)。
For example, Patent Document 4 discloses a battery-assisted bicycle that is a center motor type and has a power regeneration function.
In this battery-assisted bicycle, a first one-way clutch is provided between the output shaft of the motor and the drive-side sprocket, and a second one-way clutch is provided between the crankshaft to which the pedaling force is input from the pedal and the drive-side sprocket. Furthermore, by providing a direct coupling means for locking the first one-way clutch according to the brake operation, power regeneration during braking is realized. The rear hub and the rear sprocket are directly connected so that reverse input torque from the rear wheel can be transmitted to the motor during regeneration (see, for example, Patent Document 4).
また、同じく、電力回生機能を搭載した電動補助自転車として、例えば、特許文献5に示すものがある。
この電動補助自転車では、センタモータユニット内で、モータの出力軸にブレーキ操作に連動してロック方向を切り替えることが出来るツーウェイクラッチを設け、制動時の電力回生を実現している。
Similarly, for example, Patent Document 5 discloses a battery-assisted bicycle equipped with a power regeneration function.
In this battery-assisted bicycle, a two-way clutch capable of switching the lock direction in conjunction with the brake operation is provided on the output shaft of the motor in the center motor unit to realize power regeneration during braking.
すなわち、モータアシスト時には、ツーウェイクラッチを正回転方向でロックさせることにより、モータの出力を後輪に伝達することができ、モータアシストが可能となる。また、乗員のブレーキ操作に連動してツーウェイクラッチのロック方向を切替え、ツーウェイクラッチを逆回転方向でロックさせれば、後輪側からの逆入力トルク(正回転方向)をモータに伝達することができ、これによって回生発電およびブレーキアシストが可能となる。この構成では、回生時に後輪側からの逆入力トルクをモータ側に伝達させる必要があるため、リアハブとリアスプロケットとは直結としている(例えば、特許文献5参照)。   That is, at the time of motor assist, the output of the motor can be transmitted to the rear wheels by locking the two-way clutch in the forward rotation direction, and motor assist becomes possible. In addition, if the two-way clutch lock direction is switched in conjunction with the occupant's brake operation and the two-way clutch is locked in the reverse rotation direction, the reverse input torque (forward rotation direction) from the rear wheel side can be transmitted to the motor. This enables regenerative power generation and brake assist. In this configuration, since it is necessary to transmit the reverse input torque from the rear wheel side to the motor side during regeneration, the rear hub and the rear sprocket are directly connected (for example, see Patent Document 5).
このように、センタモータ方式の駆動系において、電力回生機能を搭載する場合、後輪からの逆入力トルクをモータに伝えるため、上記特許文献4や特許文献5では、リアハブとリアスプロケットは直結されている。   Thus, in the center motor type drive system, when the power regeneration function is installed, in order to transmit the reverse input torque from the rear wheel to the motor, the rear hub and the rear sprocket are directly connected in Patent Document 4 and Patent Document 5 described above. ing.
ところで、一般的な自転車の変速機構は、クランク軸又はリア車軸の何れか一方、もしくは両方の同軸上に多段のスプロケットを設け、ディレイラーによってチェーンをスプロケット間で移動させることによって変速する方式(外装変速機)とリアハブの内部に設けた歯車を掛けかえることによって変速する方式(内装変速機)がある。
外装変速機は構造が簡単で軽量であるが、スプロケットやチェーンが摩耗する原因になり、チェーン外れの原因にもなる。一方、内装変速機は防塵、防水性があり、メンテナンスフリーであるためシティサイクルに使われることが多い。現在のところ、電動補助自転車はシティサイクルを中心に展開しており、その殆どが内装変速機を採用している。
By the way, a general bicycle speed change mechanism is a system in which a multistage sprocket is provided on the same axis of one or both of a crankshaft and a rear axle, and a chain is moved between sprockets by a derailleur (external gear change). Machine) and a system (internal transmission) that changes gears by changing gears provided inside the rear hub.
The exterior transmission has a simple structure and is lightweight, but it causes wear of the sprocket and chain and also causes the chain to come off. On the other hand, internal transmissions are often used for city cycling because they are dustproof and waterproof and maintenance-free. At present, battery-assisted bicycles are developed mainly in the city cycle, and most of them adopt an internal transmission.
この点、上記特許文献4や特許文献5では、リアハブとリアスプロケットとが直結されているので、内装変速機に対応することができない。   In this regard, in Patent Document 4 and Patent Document 5 described above, since the rear hub and the rear sprocket are directly connected, it is not possible to cope with the internal transmission.
また、内装変速機内には、通常、惰性走行に対応するためのワンウェイクラッチが設けられている。このため、その構造を、そのまま回生機構を備えた電動補助自転車に適用しても、後輪からの逆入力は、リアハブからリアスプロケットに伝わらない。すなわち、ワンウェイクラッチは空転するから、後輪からの逆入力により、センタモータを回転、回生させることができない。   Further, a one-way clutch is usually provided in the internal transmission to cope with inertial running. For this reason, even if the structure is applied as it is to a battery-assisted bicycle having a regeneration mechanism, the reverse input from the rear wheel is not transmitted from the rear hub to the rear sprocket. That is, since the one-way clutch rotates idly, the center motor cannot be rotated and regenerated by reverse input from the rear wheels.
逆入力に対応するため、例えば、後輪からクランク軸、及び後輪からモータの出力軸をそれぞれ別々の動力伝達要素で結合することも可能であるが、2本の伝達要素を用いることはレイアウト的にもコスト的にも商品価値の大幅な低下を招く。   In order to cope with reverse input, for example, it is possible to couple the crankshaft from the rear wheel and the output shaft of the motor from the rear wheel by separate power transmission elements, but using two transmission elements is a layout. Both in terms of cost and cost.
そこで、特許文献6では、内装変速機を備えたセンタモータ方式の電動補助自転車において、リアハブに変速機構と逆入力伝達用のクラッチを設けることにより、惰性走行時に後輪からの逆入力がチェーンを介してモータに伝達されることで、回生発電を可能としている。   Therefore, in Patent Document 6, in a center-motor-type battery-assisted bicycle equipped with an internal transmission, a reverse mechanism from a rear wheel is connected to a chain by a reverse mechanism by providing a transmission mechanism and a reverse input clutch on a rear hub. Regenerative power generation is possible by being transmitted to the motor via
この電動補助自転車において、変速機構は、遊星歯車機構を用いており、入力が等速以上で伝達される増速型か、あるいは、等速以下で伝達される減速型としている。   In this battery-assisted bicycle, the speed change mechanism uses a planetary gear mechanism and is a speed increasing type in which an input is transmitted at a constant speed or higher, or a speed reducing type in which an input is transmitted at a constant speed or lower.
増速型の場合、遊星キャリアを入力として、遊星キャリアとハブケースとの間に設けた駆動用ワンウェイクラッチを介して駆動力が車輪(ハブケース)に伝達される直結状態とできる。また、歯数の異なる複数の歯車部を有する遊星歯車が、それぞれ車軸周りに設けた太陽歯車に噛み合っており、各歯車部に噛み合う太陽歯車と車軸との間にそれぞれ設けてある変速用クラッチを切り替えることによって、複数段の増速状態の切り替えを行っている。   In the case of the speed increasing type, the planetary carrier is used as an input, and a direct connection state in which the driving force is transmitted to the wheels (hub case) through the driving one-way clutch provided between the planet carrier and the hub case can be achieved. In addition, planetary gears having a plurality of gear portions with different numbers of teeth are engaged with sun gears provided around the axles, respectively, and transmission clutches provided between the sun gears and the axles that are engaged with the respective gear portions are provided. By switching, a plurality of speed increasing states are switched.
また、逆入力伝達用のクラッチ(以下、「逆入力用クラッチ」と称する。)は、変速比が最も高速となる時に車軸に固定される太陽歯車と車軸との間に設けられている。   Further, the reverse input transmission clutch (hereinafter referred to as “reverse input clutch”) is provided between the sun gear fixed to the axle and the axle when the speed ratio is the highest.
この構成とした場合、逆入力用クラッチとして通常のワンウェイクラッチを採用すると、後退しようとした際(自転車を手で押して後退するような状態)に、逆入力用クラッチが噛み合って車輪がロックしてしまう。このため、後退することができない状態となってしまう。このような事態を回避するため、その後退時において、逆入力用クラッチの係合を解除する(係合させない)機構が必要である。   In this configuration, if a normal one-way clutch is used as the reverse input clutch, the reverse input clutch engages and the wheel locks when attempting to move backward (when the bicycle is pushed backward by hand). End up. For this reason, it will be in the state which cannot reverse. In order to avoid such a situation, a mechanism for releasing (not engaging) the reverse input clutch at the time of reverse is necessary.
特開平8−140212号公報JP-A-8-140212 特開2003−166563号公報JP 2003-166563 A 特開平10−250673号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-250673 特開2001−213383号公報JP 2001-213383 A 特開2004−268843号公報JP 2004-268843 A 特開2010−095203号公報JP 2010-095203 A
上記特許文献6に記載された発明では、逆入力用クラッチの係合を解除する(係合させない)機構(以下、逆入力用クラッチ解除機構と称する。)は、固定の車軸に対するハブケースの回転方向が、後退時にのみ、駆動方向と逆回転となることを利用して、ハブケースの回転運動を軸方向運動に変換して、逆入力用クラッチを解除する機構となっている。   In the invention described in Patent Document 6, the mechanism for releasing (not engaging) the reverse input clutch (hereinafter referred to as the reverse input clutch release mechanism) is the rotation direction of the hub case relative to the fixed axle. However, the reverse input clutch is released by converting the rotational motion of the hub case into the axial motion by utilizing the fact that the rotational direction is reverse to the driving direction only during the backward movement.
しかしながら、上記特許文献6では、回転運動を軸方向運動に変換するために、車軸周りに沿って徐々に軸方向一方へ傾斜するテーパ状の部材を用いているため、所定の位置に解除部材が移動するまでに、ハブケースがある程度の角度回転する必要がある。したがって、各クラッチの状態によっては、逆入力用クラッチが解除される前に他のクラッチとの干渉が生じてしまい、後退できない場合が生じる恐れがある。   However, in the above-mentioned patent document 6, in order to convert the rotational motion into the axial motion, a tapered member that gradually tilts in one axial direction around the axle is used. The hub case needs to be rotated at a certain angle before moving. Therefore, depending on the state of each clutch, interference with other clutches may occur before the reverse input clutch is released, and there is a possibility that the vehicle cannot move backward.
また、その特許文献6では、後退時に、逆入力用クラッチの係合を手動で解除する機構についても述べているが、後退の度に切り替えることは不便である。   Further, in Patent Document 6, a mechanism for manually releasing the engagement of the reverse input clutch at the time of reverse operation is also described, but it is inconvenient to switch at every reverse operation.
そこで、この発明は、回生機構を備えたセンターモータ方式の電動補助自転車において、後退時にクラッチ同士が干渉してロックすることを防ぐ機構を簡素化することを課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to simplify a mechanism for preventing clutches from interfering with each other and locking when reversing in a center motor type battery-assisted bicycle equipped with a regeneration mechanism.
上記の課題を解決するために、この発明は、前輪と後輪とを結ぶフレームに二次電池及び補助駆動用のモータを取り付け、クランク軸から伝達された踏力又は前記モータの出力による駆動力を駆動力伝達要素を介して駆動輪に伝達可能とし、前進非駆動時には、駆動輪からモータの出力軸への逆入力により生じた回生電力を二次電池に還元する回生機構を備え、駆動輪に設けたハブ内部に変速機構と変速制御機構を備えており、変速機構は、遊星歯車機構によって構成されて、前記駆動輪の車軸周りに設けられた太陽歯車と、その太陽歯車に噛み合う遊星歯車、及びその遊星歯車を保持する遊星キャリアを有し、ハブケースは、前記遊星歯車と噛み合う外輪歯車と一体に回転するようになっており、前記変速機構は、前進駆動時に、踏力又はモータの出力による駆動力が前記駆動力伝達要素から前記遊星キャリアに入力されて前記遊星キャリアから駆動輪に等速以上で伝達される増速型であり、前記変速機構は、前記変速制御機構により、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して前記太陽歯車をクラッチを介して前記車軸周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替えることにより変速する機能を有し、前進非駆動時には、駆動輪からの逆入力は、前記変速機構のいずれの変速段においても前進駆動時の駆動力伝達経路と逆向きに伝達されることを特徴とするハブを備えた電動補助自転車とした。   In order to solve the above-described problems, the present invention attaches a secondary battery and an auxiliary drive motor to a frame connecting the front wheel and the rear wheel, and applies a pedaling force transmitted from the crankshaft or a driving force based on the output of the motor. It is possible to transmit to the driving wheel via the driving force transmission element, and when driving forward, it has a regenerative mechanism that reduces the regenerative power generated by the reverse input from the driving wheel to the motor output shaft to the secondary battery. A transmission mechanism and a transmission control mechanism are provided inside the provided hub, and the transmission mechanism is constituted by a planetary gear mechanism, and a planetary gear meshing with the sun gear provided around the axle of the drive wheel, And a planet carrier that holds the planetary gear, and the hub case rotates integrally with the outer ring gear that meshes with the planetary gear, and the speed change mechanism is configured so that the pedaling force or A driving force generated by the output of the motor is input to the planetary carrier from the driving force transmitting element and transmitted from the planetary carrier to the driving wheel at a constant speed or higher, and the transmission mechanism is the transmission control mechanism. Thus, for each of the driving force and the reverse input, the sun gear has a function of shifting by switching between relative rotation or non-rotation around the axle via a clutch, and when the forward drive is not driven, the drive wheel The reverse input from the transmission mechanism is transmitted to the reverse direction of the driving force transmission path at the time of forward drive at any of the shift speeds of the transmission mechanism.
この構成によれば、変速制御機構により、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して太陽歯車を車軸周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替えることができるから、その変速制御機構によって選択されたクラッチが係合可能な状態にあるときには、他の場所にあるクラッチは変速制御機構によって係合不可能な状態とし得る。このため、クラッチ同士の干渉が起きることはなく、いかなる変速段においても後退が可能である。すなわち、従来のようなテーパ状の部材を用いた逆入力用クラッチ解除機構が不要であるから構造がシンプルとなり、後退時にクラッチ同士が干渉してロックすることを防ぐ機構を簡素化できる。   According to this configuration, the gear shift control mechanism can switch the sun gear relative to the driving force and the reverse input so that the sun gear can be rotated relative to the axle or cannot be rotated relative to each other. When the clutch is in a state where it can be engaged, the clutch at another place can be brought into a state where it cannot be engaged by the shift control mechanism. For this reason, there is no interference between the clutches, and it is possible to reverse at any speed. That is, since a reverse input clutch release mechanism using a tapered member as in the prior art is not required, the structure is simple, and the mechanism that prevents the clutches from interfering with each other and locking when reversing can be simplified.
さらに、この構成によれば、増速型の変速機構を備えているから、回生時に外部操作を行うことなく駆動輪からの逆入力をモータに伝達可能となる。すなわち、仮に、変速機構を減速型とした場合、本構成によらずとも逆入力用クラッチ解除機構を不要とし得るが、その場合、変速機構自体の構造が複雑となるため、このように増速型とすることが望ましいのである。   Further, according to this configuration, since the speed increasing type speed change mechanism is provided, the reverse input from the drive wheels can be transmitted to the motor without performing an external operation during regeneration. In other words, if the speed change mechanism is a deceleration type, the reverse input clutch release mechanism may be unnecessary regardless of this configuration, but in this case, the structure of the speed change mechanism itself becomes complicated, and thus the speed increase It is desirable to use a mold.
この構成において、前記遊星歯車は歯数の異なる複数の歯車部を有し、前記太陽歯車は前記歯車部と同数設けられてその各太陽歯車が前記歯車部にそれぞれ噛み合っており、前記クラッチとして、前記各太陽歯車と前記車軸の間にはそれぞれ変速用第一クラッチが設けられ、前記変速制御機構は、前記各変速用第一クラッチをそれぞれ係合可能状態又は係合不能状態とに切り替えることで、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して前記各太陽歯車を前記車軸周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替え可能である構成を採用することができる。   In this configuration, the planetary gear has a plurality of gear portions having different numbers of teeth, the sun gear is provided in the same number as the gear portion, and each sun gear meshes with the gear portion. A first shifting clutch is provided between each sun gear and the axle, and the shift control mechanism switches each shifting first clutch between an engageable state and an unengageable state. In addition, it is possible to adopt a configuration in which each sun gear can be switched to be rotatable relative to the axle or not rotatable relative to the driving force and the reverse input.
この構成において、前記各変速用第一クラッチは、1つの係合子が駆動力と逆入力の両方に対して係合可能である構造を有するものとすることができる。すなわち、1つの係合子が、駆動力と逆入力の両方向の相対回転に対してそれぞれ係合可能である構成である。
この変速用第一クラッチとして、係合子としてスプラグを備えたスプラグクラッチ、ローラえお備えたローラクラッチ、ラチェット爪を備えたラチェットクラッチ等の構成を採用することができる。
In this configuration, each shift first clutch may have a structure in which one engagement element can be engaged with both the driving force and the reverse input. In other words, one engaging element can be engaged with each other with respect to the relative rotation in both directions of the driving force and the reverse input.
As the first shifting clutch, it is possible to adopt a configuration such as a sprag clutch provided with a sprag as an engagement element, a roller clutch provided with a roller lever, a ratchet clutch provided with a ratchet pawl, and the like.
また、前記各変速用第一クラッチとしては、複数の係合子を有し、少なくとも1つの係合子が駆動力に対して係合可能であり、少なくとも1つの係合子が逆入力に対して係合可能である構造とすることもできる。
この各構成においても、前記変速用第一クラッチとして、スプラグクラッチ、ローラクラッチ等の構成を採用してよいが、特に、ラチェットクラッチからなる構成を採用することができる。ラチェットクラッチを採用した場合、例えば、以下の構成を採用することができる。
Each of the first shift clutches has a plurality of engagement elements, at least one engagement element is engageable with a driving force, and at least one engagement element is engaged with a reverse input. It can also be a possible structure.
In each of these configurations, a configuration such as a sprag clutch or a roller clutch may be employed as the first shifting clutch, but a configuration including a ratchet clutch may be employed. When the ratchet clutch is employed, for example, the following configuration can be employed.
すなわち、前記変速用第一クラッチは、少なくとも2つの変速用第一クラッチ爪が前記車軸の外面に揺動自在に設けられており、その変速用第一クラッチ爪が噛み合う変速用第一クラッチカム面が前記太陽歯車の内面に設けられており、前記少なくとも2つの変速用第一クラッチ爪は互いに逆方向に揺動可能であって、前記変速用第一クラッチカム面は、その逆方向に揺動する前記変速用第一クラッチ爪の一方が駆動力に対して他方が逆入力に対してそれぞれ係合可能な形状を有する構成である。   That is, the first clutch for shifting is provided with at least two first clutch claws for swinging on the outer surface of the axle so that the first clutch pawls for shifting mesh with each other. Is provided on the inner surface of the sun gear, the at least two first shift clutch claws can swing in opposite directions, and the first shift clutch cam surface swings in the opposite direction. One of the shifting first clutch pawls has a shape that can be engaged with a driving force and the other with a reverse input.
また、ラチェットクラッチのラチェット爪とカム面を内外逆にした構成、すなわち、記変速用第一クラッチは、少なくとも2つの変速用第一クラッチ爪が前記太陽歯車の内面に揺動自在に設けられており、その変速用第一クラッチ爪が噛み合う変速用第一クラッチカム面が前記車軸の外面に設けられており、前記少なくとも2つの変速用第一クラッチ爪は互いに逆方向に揺動可能であって、前記変速用第一クラッチカム面は、その逆方向に揺動する前記変速用第一クラッチ爪の一方が駆動力に対して他方が逆入力に対してそれぞれ係合可能な形状を有する構成を採用することもできる。   In addition, the ratchet clutch has a ratchet pawl and a cam surface that are reversed inside, that is, the shift first clutch has at least two shift first clutch pawls swingably provided on the inner surface of the sun gear. A first clutch cam surface for shifting, which meshes with the first clutch pawl for shifting, is provided on the outer surface of the axle, and the at least two first clutch claws for shifting can swing in opposite directions. The shift first clutch cam surface has a configuration in which one of the shift first clutch claws swinging in the opposite direction can be engaged with the driving force and the other can be engaged with the reverse input. It can also be adopted.
前者のように、変速用のクラッチ爪を車軸の外面に設け、変速用のクラッチカム面を太陽歯車の内面に設けた場合、各カム面の溝数を周方向に沿って数多く配置できることから機能的には望ましい。すなわち、変速用第一クラッチのクラッチカム面の係合溝数を確保し易くなるため、クラッチの遊び角(係合するまでのタイムラグ)を小さくできる。
逆に、後者のように、変速用のクラッチ爪を太陽歯車の内面に設け、変速用のクラッチカム面を車軸の外面に設けた場合、各カム面の溝数は少なくなるが、車軸の構造をシンプルにできるため低コスト化を図ることができる。
When the clutch pawl for shifting is provided on the outer surface of the axle and the clutch cam surface for shifting is provided on the inner surface of the sun gear as in the former, it is possible to arrange a large number of grooves on each cam surface along the circumferential direction. Is desirable. That is, since it becomes easy to secure the number of engagement grooves on the clutch cam surface of the first gear for shifting, the free angle of the clutch (time lag until engagement) can be reduced.
On the contrary, when the clutch pawl for shifting is provided on the inner surface of the sun gear and the clutch cam surface for shifting is provided on the outer surface of the axle as in the latter, the number of grooves on each cam surface is reduced, but the structure of the axle. The cost can be reduced because it can be simplified.
また、これらの各構成において、前記遊星キャリアといずれか一つの前記太陽歯車との間には変速用第二クラッチが設けられ、前記変速制御機構は、前記各変速用第二クラッチを係合可能状態又は係合不能状態とに切り替えることで、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して前記遊星キャリアを前記いずれか一つの太陽歯車周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替え可能である構成を採用することができる。   In each of these configurations, a second gear for shifting is provided between the planet carrier and any one of the sun gears, and the shift control mechanism can engage each second clutch for shifting. By switching between the state and the non-engageable state, the planetary carrier can be switched relative to or unrotatable around any one of the sun gears for each of the driving force and reverse input. Can be adopted.
この構成において、前記変速用第二クラッチとして、スプラグクラッチ、ローラクラッチ等の構成を採用してよいが、特に、ラチェットクラッチからなる構成を採用することができる。ラチェットクラッチを採用した場合、例えば、以下の構成を採用することができる。   In this configuration, a configuration such as a sprag clutch, a roller clutch, or the like may be employed as the second shifting clutch. In particular, a configuration including a ratchet clutch may be employed. When the ratchet clutch is employed, for example, the following configuration can be employed.
すなわち、前記変速用第二クラッチは、少なくとも2つの変速用第二クラッチ爪が前記太陽歯車の外面に揺動自在に設けられており、その変速用第二クラッチ爪が噛み合う変速用第二クラッチカム面が前記遊星キャリアの内面に設けられており、前記少なくとも2つの変速用第二クラッチ爪は互いに逆方向に揺動可能であって、前記変速用第二クラッチカム面は、その逆方向に揺動する前記変速用第二クラッチ爪の一方が駆動力に対して他方が逆入力に対してそれぞれ係合可能な形状を有する構成を採用することができる。   In other words, the second clutch for shifting is provided with at least two second clutch pawls for shifting on the outer surface of the sun gear so that the second clutch pawls for shifting mesh with each other. A surface is provided on the inner surface of the planet carrier, the at least two shifting second clutch pawls can swing in opposite directions, and the shifting second clutch cam surface swings in the opposite direction. It is possible to adopt a configuration in which one of the shifting second clutch pawls that moves can be engaged with the driving force and the other with respect to the reverse input.
このように、変速用第二クラッチ爪を太陽歯車の外面に設け、変速用第二クラッチカム面を遊星キャリアの内面に設けることにより、変速制御機構による両方のクラッチの切替のための機構を簡素化することができる。   Thus, by providing the second clutch pawl for shifting on the outer surface of the sun gear and providing the second clutch cam surface for shifting on the inner surface of the planetary carrier, the mechanism for switching both clutches by the shift control mechanism is simplified. Can be
これらの変速用第一クラッチ及び変速用第二クラッチを備えた構成において、前記変速制御機構は、前記各太陽歯車のいずれか一つを前記車軸周りに相対回転不能に他を相対回転可能に、且つ、前記遊星キャリアを前記いずれか一つの太陽歯車周りに相対回転可能とする増速状態と、前記各太陽歯車の全てを前記車軸周りに相対回転可能に、且つ、前記遊星キャリアを前記いずれか一つの太陽歯車周りに相対回転不能とする等速状態とに変速可能である構成を採用することができる。
この構成によれば、直結(等速)状態と、それとは別の複数段階の増速状態との切り替えによる変速構造とすることができる。
In the configuration including the first gear for shifting and the second clutch for shifting, the shift control mechanism is configured such that one of the sun gears is relatively non-rotatable around the axle and the other is relatively rotatable. And a speed-up state in which the planetary carrier is relatively rotatable around any one of the sun gears, all the sun gears are relatively rotatable around the axle, and the planetary carrier is any of the above-mentioned planetary carriers. It is possible to adopt a configuration in which the speed can be changed to a constant speed state where relative rotation is impossible around one sun gear.
According to this configuration, it is possible to provide a speed change structure by switching between a direct connection (constant speed) state and a plurality of speed increasing states different from that.
また、これらの各構成において、変速制御機構は、車軸内を通して外部に引き出された操作部を有しており、操作部を移動操作することにより変速を行う構成を採用することができる。
この構成によれば、簡単な機構により、各変速用クラッチの切り替えを外部から行うことができるようになる。
Further, in each of these configurations, the shift control mechanism has an operation unit that is pulled out through the axle, and a configuration in which a shift is performed by moving the operation unit can be employed.
According to this configuration, the shift clutch can be switched from the outside by a simple mechanism.
また、前記変速用第一クラッチの構成としてラチェットクラッチを採用した場合において、前記変速用第一クラッチ爪を車軸側に設けた場合、前記変速用第一クラッチ爪は、弾性部材によってそれぞれその一端が前記変速用第一クラッチカム面側に起き上がる方向に付勢され、その他端が前記車軸の外周に設けた変速用スリーブに接することができるようになっており、前記操作部の移動操作により、前記変速用スリーブに設けられた切欠部が、前記変速用第一クラッチ爪の位置と、その前記変速用第一クラッチ爪から退避した位置との間でそれぞれ移動することにより、前記変速用第一クラッチが切り替えられる構成を採用することができる。   Further, in the case where a ratchet clutch is employed as the structure of the first gear for shifting, when the first clutch pawl for shifting is provided on the axle side, one end of the first clutch pawl for shifting is respectively provided by an elastic member. It is urged in the direction of rising to the first clutch cam surface side for shifting, and the other end can come into contact with a shifting sleeve provided on the outer periphery of the axle. The notch portion provided in the speed change sleeve moves between the position of the speed change first clutch pawl and the position retracted from the speed change first clutch pawl, whereby the speed change first clutch. Can be adopted.
例えば、この変速用スリーブが、前記車軸の軸方向に移動することにより、前記切欠部の移動が行われる構成とした場合、その切欠部の軸方向端部に、軸方向外側に向かうにつれて外径側に近づくテーパ面を設けた構成を採用することができる。
このようにすれば、クラッチカム面に噛み込んだクラッチ爪と切欠部が接触した際に、そのテーパ面の傾斜面によってクラッチ爪をカム面から外す力を大きくすることができる。
なお、変速用スリーブが、前記車軸の軸周り方向に移動することにより、前記切欠部の移動が行われる場合は、変速用スリーブの切欠部の周方向端縁にテーパ面を設けることもできる。
For example, when the shift sleeve moves in the axial direction of the axle so that the notch moves, the outer diameter of the notch increases toward the axially outer end. The structure which provided the taper surface which approaches the side can be employ | adopted.
By doing so, when the clutch pawl bitten into the clutch cam surface and the cutout portion come into contact with each other, the force for removing the clutch pawl from the cam surface can be increased by the inclined surface of the tapered surface.
In addition, when the shift sleeve moves in the direction around the axis of the axle to move the notch, a tapered surface can be provided at the circumferential edge of the notch of the shift sleeve.
さらに、前記変速用第二クラッチの構成としてラチェットクラッチを採用した場合において、前記変速用第二クラッチ爪を太陽歯車側に設けた場合、前記変速用第二クラッチ爪は、弾性部材によってそれぞれその一端が前記変速用第二クラッチカム面側に起き上がる方向に付勢され、その他端が前記車軸の外周に設けた変速用第二クラッチ切替部に接することができるようになっており、前記操作部の移動操作により、前記第二クラッチ切替部が、前記変速用第二クラッチ爪の位置と、その前記変速用第二クラッチ爪から退避した位置との間でそれぞれ移動することにより、前記変速用第二クラッチが切り替えられる構成を採用することができる。   Further, in the case where a ratchet clutch is adopted as the configuration of the second gear for shifting, when the second clutch pawl for shifting is provided on the sun gear side, each of the second clutch pawls for shifting is each one end thereof by an elastic member. Is urged in the direction to rise toward the second clutch cam surface, and the other end can be in contact with the second clutch switching portion provided on the outer periphery of the axle. By the movement operation, the second clutch switching unit moves between the position of the second clutch pawl for shifting and the position retracted from the second clutch pawl for shifting, whereby the second gear for shifting is moved. A configuration in which the clutch can be switched can be employed.
この変速用第二クラッチ切替部は、例えば、前記操作部を移動操作することにより、前記車軸の軸方向に沿って移動し、その軸方向への移動により、前記変速用第二クラッチ爪の位置と、その前記変速用第二クラッチ爪から退避した位置との間でそれぞれ移動する構成とできる。この場合、前記変速用第二クラッチ切替部の軸方向(車軸の軸方向)端部に、軸方向外側に向かうにつれて内径側に近づくテーパ部を設けた構成を採用することができる。
この構成によれば、クラッチカム面に噛み込んだクラッチ爪とテーパ部が接触した際に、そのテーパ面の傾斜面によってクラッチ爪をカム面から外す力を大きくすることができる。
なお、変速用第二クラッチ切替部が、前記車軸の軸周り方向に移動することにより前記切り替えが行われる場合は、第二クラッチ切替部の周方向端縁にテーパ部を設けることもできる。
For example, the shift second clutch switching unit moves along the axial direction of the axle by moving the operation unit, and the position of the second clutch pawl for shifting is determined by the movement in the axial direction. And a position retracted from the second clutch pawl for shifting. In this case, it is possible to employ a configuration in which a taper portion that approaches the inner diameter side toward the outer side in the axial direction is provided at the axial end (axial direction of the axle) of the second clutch switching portion for shifting.
According to this configuration, when the clutch pawl biting the clutch cam surface comes into contact with the taper portion, the force for removing the clutch pawl from the cam surface can be increased by the inclined surface of the taper surface.
In addition, when the switching is performed by moving the second clutch switching portion for shifting in the direction around the axis of the axle, a tapered portion may be provided at the circumferential edge of the second clutch switching portion.
この発明は、変速制御機構により、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して太陽歯車を車軸周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替えることができるから、その変速制御機構によって選択されたクラッチが係合可能な状態にあるときには、他の場所にあるクラッチは変速制御機構によって係合不可能な状態とし得る。このため、クラッチ同士の干渉が起きることはなく、いかなる変速段においても後退が可能である。また、従来の逆入力用クラッチ解除機構が不要であるから構造がシンプルとなり、後退時にクラッチ同士が干渉してロックすることを防ぐ機構を簡素化できる。さらに、増速型の変速機構を備えているから、簡素な構造で複数段変速とすることが可能であり、回生時に外部操作を行うことなく駆動輪からの逆入力をモータに伝達可能となる。   In the present invention, the sun gear can be switched to be rotatable relative to the axle or not rotatable relative to each of the driving force and the reverse input by the shift control mechanism, so that the clutch selected by the shift control mechanism When in the engageable state, the clutches at other locations can be brought into an unengageable state by the shift control mechanism. For this reason, there is no interference between the clutches, and it is possible to reverse at any speed. Further, since the conventional reverse input clutch release mechanism is unnecessary, the structure is simple, and the mechanism for preventing the clutches from interfering with each other and locking when reversing can be simplified. Furthermore, since the speed increasing type speed change mechanism is provided, it is possible to achieve a multi-stage speed change with a simple structure, and it is possible to transmit the reverse input from the drive wheels to the motor without performing an external operation during regeneration. .
この発明の一実施形態の変速1段目(直結状態)を示すハブの縦断面図The longitudinal cross-sectional view of the hub which shows the 1st speed change stage (direct connection state) of one Embodiment of this invention (a)は図1のA−A断面図、(b)は同B−B断面図、(c)は同C−C断面図(A) is AA sectional drawing of FIG. 1, (b) is BB sectional drawing, (c) is CC sectional drawing. この発明の一実施形態の変速2段目を示すハブの縦断面図The longitudinal cross-sectional view of the hub which shows the 2nd speed change stage of one Embodiment of this invention (a)は図3のA−A断面図、(b)は同B−B断面図、(c)は同C−C断面図(A) is AA sectional drawing of FIG. 3, (b) is BB sectional drawing, (c) is CC sectional drawing. この発明の一実施形態の変速3段目を示すハブの縦断面図The longitudinal cross-sectional view of the hub which shows the 3rd speed change stage of one Embodiment of this invention (a)は図5のA−A断面図、(b)は同B−B断面図、(c)は同C−C断面図(A) is AA sectional drawing of FIG. 5, (b) is BB sectional drawing, (c) is CC sectional drawing. この発明の一実施形態の前進駆動時(変速2段目による回生状態)を示すハブの縦断面図The longitudinal cross-sectional view of the hub which shows the time of forward drive (regenerative state by the 2nd speed change stage) of one Embodiment of this invention (a)は図7のA−A断面図、(b)は同B−B断面図、(c)は同C−C断面図(A) is AA sectional drawing of FIG. 7, (b) is same BB sectional drawing, (c) is CC sectional drawing. この発明の他の実施形態の前進駆動時(変速1段目)を示すハブの縦断面図The longitudinal cross-sectional view of the hub which shows the time of forward drive (1st speed change) of other embodiment of this invention (a)は図9のA−A断面図、(b)は同B−B断面図、(c)は同C−C断面図(A) is AA sectional drawing of FIG. 9, (b) is BB sectional drawing, (c) is CC sectional drawing. 電動補助自転車の全体図Overall view of a battery-assisted bicycle
この発明の実施形態を、図1〜図8に基づいて説明する。この実施形態の電動補助自転車は、前輪22と後輪25間の中央部付近において、その前輪22と後輪25とを結ぶフレームFに二次電池及び補助駆動用のモータを内蔵したセンタモータユニットCが取り付けられたセンタモータ方式である。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The battery-assisted bicycle of this embodiment is a center motor unit in which a secondary battery and an auxiliary drive motor are built in a frame F connecting the front wheel 22 and the rear wheel 25 in the vicinity of the center between the front wheel 22 and the rear wheel 25. A center motor system with C attached.
駆動時、例えば、図11に示すペダル20を通じてクランク軸21から伝達された踏力,又は前記モータの出力による駆動力が入力された場合は、フロントスプロケット24と後輪25のスプロケット4(以下、「リアスプロケット4」と称する。)とを結ぶチェーン23等の動力伝達要素を介して、後輪25に駆動力が伝達可能となっている。   When driving, for example, when the pedaling force transmitted from the crankshaft 21 through the pedal 20 shown in FIG. 11 or the driving force by the output of the motor is input, the front sprocket 24 and the sprocket 4 of the rear wheel 25 (hereinafter referred to as “ The driving force can be transmitted to the rear wheel 25 via a power transmission element such as a chain 23 connecting the rear sprocket 4 ”.
また、前進非駆動時には、後輪25のハブ1(以下、「リアハブ1」と称する)から前記モータの出力軸へ逆入力が伝達され、その逆入力により生じた回生電力を、前記センタモータユニットCの二次電池に還元する回生機構を備えている。その回生機構は、センタモータユニットCや二次電池を収容したケース26の周辺において、前記フレームFに取り付けられる。   When the forward drive is not driven, a reverse input is transmitted from the hub 1 of the rear wheel 25 (hereinafter referred to as “rear hub 1”) to the output shaft of the motor, and the regenerative electric power generated by the reverse input is used as the center motor unit. A regenerative mechanism is provided that returns to the C secondary battery. The regeneration mechanism is attached to the frame F around the case 26 that houses the center motor unit C and the secondary battery.
リアハブ1は、図1に示すように、後輪25の車軸5と同軸に設けたハブケース7内に、遊星歯車機構で構成された変速機構3と変速制御機構10とを備えている。車軸5はフレームFに対して回転不能に固定されている。   As shown in FIG. 1, the rear hub 1 is provided with a speed change mechanism 3 and a speed change control mechanism 10 formed of a planetary gear mechanism in a hub case 7 provided coaxially with the axle 5 of the rear wheel 25. The axle 5 is fixed to the frame F so as not to rotate.
変速機構3は、直結と2段増速の合計3段変速が可能な遊星歯車機構で構成された増速型である。その遊星歯車機構による変速機構3は、車軸5の外周に設けられた太陽歯車3aが、変速用第一クラッチ3eを介して接続されている。   The speed change mechanism 3 is a speed increasing type constituted by a planetary gear mechanism capable of three-speed shifting in total, which is a direct connection and a two-speed increase. In the planetary gear mechanism, a speed change mechanism 3 is connected to a sun gear 3a provided on the outer periphery of an axle 5 via a speed change first clutch 3e.
この実施形態では、遊星歯車3bは歯数の異なる二つの歯車部を有し、太陽歯車3aは同じく二つ設けられて、その各太陽歯車3aが対応する歯車部にそれぞれ噛み合っている。以下、その二つの太陽歯車3aを、第一太陽歯車3a−1、第二太陽歯車3a−2と称する。   In this embodiment, the planetary gear 3b has two gear portions with different numbers of teeth, and two sun gears 3a are provided in the same manner, and each sun gear 3a meshes with a corresponding gear portion. Hereinafter, the two sun gears 3a are referred to as a first sun gear 3a-1 and a second sun gear 3a-2.
その第一太陽歯車3a−1と車軸5との間、第二太陽歯車3a−2と車軸5との間には、それぞれ変速用第一クラッチ3eが設けられている。   Between the first sun gear 3 a-1 and the axle 5 and between the second sun gear 3 a-2 and the axle 5, a first shift clutch 3 e is provided.
第一太陽歯車3a−1と車軸5の間の変速用第一クラッチ3eを、以下、変速用第一クラッチ部3e−1と称する。また、第二太陽歯車3a−2と車軸5の間の変速用第一クラッチ3eを、以下、変速用第二クラッチ部3e−2と称する。   The first clutch 3e for shifting between the first sun gear 3a-1 and the axle 5 is hereinafter referred to as a first clutch portion 3e-1 for shifting. The first clutch 3e for shifting between the second sun gear 3a-2 and the axle 5 is hereinafter referred to as a second clutch portion 3e-2 for shifting.
また、第二太陽歯車3a−2と遊星キャリア3cとは、変速用第二クラッチ3hを介して接続されている。   The second sun gear 3a-2 and the planet carrier 3c are connected via a second clutch 3h for shifting.
この実施形態では、変速用第一クラッチ3eの変速用第一クラッチ部3e−1及び変速用第二クラッチ部3e−2、変速用第二クラッチ3hとして、それぞれラチェットクラッチ(ラチェット機構)を採用している。   In this embodiment, a ratchet clutch (ratchet mechanism) is employed as each of the first shift clutch 3e-1, the second shift clutch 3e-2, and the second shift clutch 3h of the first shift clutch 3e. ing.
また、変速機構3は、第一太陽歯車3a−1及び第二太陽歯車3a−2に対して噛み合う2段の歯車部を有する遊星歯車3b、その遊星歯車3bを保持する遊星キャリア3c、遊星歯車3bに噛み合い、ハブケース7と一体に回転する外輪歯車3dを備えている。この実施形態では、ハブケース7と外輪歯車3dとは一体に形成されているが、ハブケース7と外輪歯車3dとを別体に形成して、それらを一体に回転するように接合してもよい。   The transmission mechanism 3 includes a planetary gear 3b having a two-stage gear portion meshed with the first sun gear 3a-1 and the second sun gear 3a-2, a planet carrier 3c that holds the planet gear 3b, and a planet gear. An outer ring gear 3d that meshes with 3b and rotates integrally with the hub case 7 is provided. In this embodiment, the hub case 7 and the outer ring gear 3d are integrally formed, but the hub case 7 and the outer ring gear 3d may be formed separately and joined so as to rotate integrally.
また、遊星キャリア3cと車軸5との間、及びハブケース7と車軸5との間には、それぞれ軸受部13,13が設けられ、互いに相対回転可能に支持されている。遊星キャリア3cとハブケース7との間にも、軸受部14が設けられて互いに相対回転可能となっている。   Further, bearings 13 and 13 are provided between the planet carrier 3c and the axle 5 and between the hub case 7 and the axle 5, respectively, and are supported so as to be relatively rotatable with respect to each other. A bearing portion 14 is also provided between the planet carrier 3c and the hub case 7 so that they can rotate relative to each other.
変速用第一クラッチ3eの変速用第一クラッチ部3e−1は、車軸5に固定した揺動軸(クラッチ爪軸)3kの軸周りに、2つの揺動自在の変速用第一クラッチ爪3f(以下、変速用第一爪部3f−1と称する)が車軸5の外面に設けられており、その変速用第一爪部3f−1が噛み合う変速用第一クラッチカム面3g(以下、変速用第一カム面部3g−1と称する)が第一太陽歯車3a−1の内面に設けられている(図2(c)参照)。   The first clutch portion 3e-1 for shifting of the first clutch 3e for shifting includes two swingable first clutch claws 3f that can swing freely around an axis of a swing shaft (clutch pawl shaft) 3k fixed to the axle 5. (Hereinafter referred to as a first claw portion 3f-1 for shifting) is provided on the outer surface of the axle 5, and a first clutch cam surface 3g for shifting (hereinafter referred to as a shifting gear) with which the first claw portion 3f-1 for shifting engages. (Referred to as first cam surface portion 3g-1) is provided on the inner surface of the first sun gear 3a-1 (see FIG. 2C).
この2つの変速用第一爪部3f−1は互いに逆方向に揺動可能であって、図2(c)に示す上方の変速用第一爪部3f−1は、揺動軸3kを揺動中心として時計回り方向に揺動することで係合側に近づき、下方の変速用第一爪部3f−1は、反時計回り方向に揺動することで係合側に近づくようになっている。   The two first shifting claw portions 3f-1 can swing in opposite directions, and the upper first shifting claw portion 3f-1 shown in FIG. 2C swings the swing shaft 3k. The first shifting claw portion 3f-1 moves closer to the engaging side by swinging counterclockwise and swings in the counterclockwise direction. Yes.
また、変速用第一カム面部3g−1は、周方向に沿って凹凸が連続する形状となっており、これは、逆方向に揺動する変速用第一爪部3f−1の一方が駆動力に対して、他方が逆入力に対してそれぞれ係合可能な形状となっている。   Further, the first cam surface portion 3g-1 for shifting has a shape in which irregularities are continuous along the circumferential direction, which is driven by one of the first claw portions 3f-1 for shifting that swings in the opposite direction. With respect to the force, the other can be engaged with the reverse input.
なお、この実施形態では、変速用第一爪部3f−1は、互いに逆方向に揺動可能な二つの爪で構成されているが、変速用第一爪部3f−1の数は、少なくとも互いに逆方向に揺動可能な2つのものが含まれていれば、その数は限定されない。例えば、時計回り方向に揺動することで係合側に近づく変速用第一爪部3f−1を二つ、反時計回り方向に揺動することで係合側に近づく変速用第一爪部3f−1を二つとしてもよい。また、それらを揺動方向の異なる爪を、互いに異なる数に設定してもよい。   In this embodiment, the first claw portion 3f-1 for shifting is composed of two claws that can swing in opposite directions, but the number of first claw portions 3f-1 for shifting is at least The number is not limited as long as two things that can swing in opposite directions are included. For example, two first claw portions 3f-1 for shifting approaching the engagement side by swinging in the clockwise direction, and two first claw portions for shifting approaching the engagement side by swinging in the counterclockwise direction There may be two 3f-1. Moreover, you may set the nail | claw from which a rocking | fluctuation direction differs in a mutually different number.
また、変速用第一クラッチ3eの変速用第二クラッチ部3e−2も、前記揺動軸(クラッチ爪軸)3kの軸周りに、2つの揺動自在の変速用第一クラッチ爪3f(以下、変速用第二爪部3f−2と称する)が車軸5の外面に設けられており、その変速用第二爪部3f−2が噛み合う変速用第一クラッチカム面3g(以下、変速用第二カム面部3g−2と称する)が第一太陽歯車3a−1の内面に設けられている(図2(b)参照)。   Further, the shift second clutch portion 3e-2 of the shift first clutch 3e also has two swingable shift first clutch pawls 3f (hereinafter referred to as "fluctuation first clutch claws 3f" around the swing shaft (clutch pawl shaft) 3k. , Referred to as a second claw portion 3f-2 for shifting) is provided on the outer surface of the axle 5, and a first clutch cam surface 3g for shifting (hereinafter referred to as a shifting second clutch portion 3f-2) engages with the second claw portion 3f-2 for shifting. 2 cam surface part 3g-2) is provided in the inner surface of the 1st sun gear 3a-1 (refer FIG.2 (b)).
この変速用第二クラッチ部3e−2についても、変速用第一クラッチ部3e−1の場合と同様に、2つの変速用第二爪部3f−2は互いに逆方向に揺動可能であって、図2(b)に示す上方の変速用第二爪部3f−2は、揺動軸3kを揺動中心として時計回り方向に揺動することで係合側に近づき、下方の変速用第二爪部3f−2は、反時計回り方向に揺動することで係合側に近づくようになっている。   As for the second clutch portion 3e-2 for shifting, the two second claw portions 3f-2 for shifting can swing in opposite directions as in the case of the first clutch portion 3e-1 for shifting. The upper shifting second claw portion 3f-2 shown in FIG. 2 (b) approaches the engagement side by swinging clockwise around the swinging shaft 3k, and the lower shifting second claw portion 3f-2. The two claw portions 3f-2 come closer to the engagement side by swinging counterclockwise.
また、変速用第二カム面部3g−2は、周方向に沿って凹凸が連続する形状となっており、これは、逆方向に揺動する変速用第二爪部3f−2の一方が駆動力に対して、他方が逆入力に対してそれぞれ係合可能な形状となっている。   Moreover, the second cam surface portion 3g-2 for shifting has a shape in which irregularities are continuous along the circumferential direction, which is driven by one of the second claw portions 3f-2 for shifting that swings in the opposite direction. With respect to the force, the other can be engaged with the reverse input.
なお、この実施形態では、変速用第二爪部3f−2は、互いに逆方向に揺動可能な二つの爪で構成されているが、変速用第二爪部3f−2の数は、少なくとも互いに逆方向に揺動可能な2つのものが含まれていれば、その数は限定されない。例えば、時計回り方向に揺動することで係合側に近づく変速用第二爪部3f−2を二つ、反時計回り方向に揺動することで係合側に近づく変速用第二爪部3f−2を二つとしてもよい。また、それらを揺動方向の異なる爪を、互いに異なる数に設定してもよい。なお、図2(b)(c)等において、遊星歯車3bの図示は省略している。   In this embodiment, the second shifting claw portion 3f-2 is composed of two claws that can swing in opposite directions, but the number of the second shifting claw portions 3f-2 is at least The number is not limited as long as two things that can swing in opposite directions are included. For example, two second claw portions 3f-2 for shifting approaching the engaging side by swinging in the clockwise direction, and two second claw portions for shifting approaching the engaging side by swinging in the counterclockwise direction Two 3f-2 may be used. Moreover, you may set the nail | claw from which a rocking | fluctuation direction differs in a mutually different number. Note that the planetary gear 3b is not shown in FIGS.
また、変速用第二クラッチ3hは、第二太陽歯車3a−2に固定した揺動軸3nの軸周りに、2つの揺動自在の変速用第二クラッチ爪3iが第二太陽歯車3a−2の外面に設けられており、その変速用第二クラッチ爪3iが噛み合う変速用第二クラッチカム面3jが、遊星キャリア3cの内面に設けられている(図2(a)参照)。   Further, the second shift gear 3h has two swingable second clutch pawls 3i around the swing shaft 3n fixed to the second sun gear 3a-2. A second clutch cam surface 3j for shifting with which the second clutch pawl 3i for shifting engages is provided on the inner surface of the planet carrier 3c (see FIG. 2A).
この変速用第二クラッチ3hについても、変速用第一クラッチ3eの場合と同様に、2つの変速用第二クラッチ爪3iは互いに逆方向に揺動可能であって、図2(a)に示す上方の変速用第二クラッチ爪3iは、揺動軸3nを揺動中心として時計回り方向に揺動することで係合側に近づき、下方の変速用第二クラッチ爪3iは、反時計回り方向に揺動することで係合側に近づくようになっている。   Similarly to the first shift clutch 3e, the second shift clutch claw 3i can swing in the opposite direction to the second shift clutch 3h, as shown in FIG. 2 (a). The upper shift second clutch pawl 3i moves closer to the engagement side by swinging clockwise about the swing shaft 3n, and the lower shift second clutch pawl 3i is counterclockwise. It is designed to come closer to the engagement side by swinging.
また、変速用第二クラッチカム面3jは、周方向に沿って凹凸が連続する形状となっており、これは、逆方向に揺動する変速用第二クラッチ爪3iの一方が駆動力に対して、他方が逆入力に対してそれぞれ係合可能な形状となっている。   Further, the second clutch cam surface 3j for shifting has a shape in which irregularities are continuous along the circumferential direction. This is because one of the second clutch pawls 3i swinging in the opposite direction is against the driving force. The other has a shape that can be engaged with the reverse input.
なお、この実施形態では、変速用第二クラッチ爪3iは、互いに逆方向に揺動可能な二つの爪で構成されているが、変速用第二クラッチ爪3iの数は、少なくとも互いに逆方向に揺動可能な2つのものが含まれていれば、その数は限定されない。例えば、時計回り方向に揺動することで係合側に近づく変速用第二クラッチ爪3iを二つ、反時計回り方向に揺動することで係合側に近づく変速用第二クラッチ爪3iを二つとしてもよい。また、それらを揺動方向の異なる爪を、互いに異なる数に設定してもよい。なお、図2(a)等において、太陽歯車3aの内径側に位置する車軸5等の図示は省略している。   In this embodiment, the second clutch pawl 3i for shifting is composed of two pawls that can swing in opposite directions, but the number of the second clutch claws 3i for shifting is at least opposite to each other. The number is not limited as long as two swingable ones are included. For example, two shifting second clutch pawls 3i approaching the engagement side by swinging clockwise and two shifting second clutch pawls 3i approaching the engagement side by swinging counterclockwise. Two may be used. Moreover, you may set the nail | claw from which a rocking | fluctuation direction differs in a mutually different number. In FIG. 2A and the like, the illustration of the axle 5 and the like located on the inner diameter side of the sun gear 3a is omitted.
変速制御機構10は、車軸5の中心に設けた軸方向へ伸びる孔5a内を通して外部に引き出された操作部10aと、その操作部10aに接続され車軸5の外側に設けられた2つの変速用スリーブ10bを有している。   The speed change control mechanism 10 includes an operating portion 10a drawn out through an axially extending hole 5a provided at the center of the axle 5 and two speed change gears connected to the operating portion 10a and provided outside the axle 5. A sleeve 10b is provided.
その操作部10aを軸方向に移動操作することにより、変速用スリーブ10bが軸方向へ移動し、その移動によって、変速用第一クラッチ3eの変速用第一クラッチ部3e−1及び変速用第二クラッチ部3e−2が、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して係合状態又は係合不能状態とに切り替えられる。
すなわち、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して、第一太陽歯車3a−1及び第二太陽歯車3a−2を、それぞれ車軸5周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替えることができる。
By operating the operation portion 10a to move in the axial direction, the speed change sleeve 10b moves in the axial direction, and by this movement, the speed change first clutch portion 3e-1 and the speed change second clutch 3e. The clutch part 3e-2 is switched to an engaged state or an incapable state with respect to each of the driving force and the reverse input.
That is, the first sun gear 3 a-1 and the second sun gear 3 a-2 can be switched to be rotatable relative to the axle 5 or not rotatable relative to the driving force and the reverse input, respectively.
その作用について、さらに詳しく説明すると、変速用第一クラッチ部3e−1及び変速用第二クラッチ部3e−2のそれぞれにおいて、変速用第一爪部3f−1及び変速用第二爪部3f−2は、それぞれ、対応するカム面に対して、係合していない状態から係合した状態への揺動方向が揺動軸3k周り逆向きになるクラッチ爪を備えている。その逆向きの各クラッチ爪は、それぞれカム面への係合側の端部(一端)が、図示しない弾性部材によって、そのカム面(変速用第一カム面部3g−1又は変速用第二カム面部3g−2)側に起き上がる方向に負荷を与えられている。一方、その係合側の反対側の端部(他端)は、変速制御機構10における変速用スリーブ10bに接しており、その弾性部材の弾性力に抗して、変速用第一カム面部3g−1又は変速用第二カム面部3g−2側に起き上がるのが抑制されている(例えば、図2(b)(c)参照)。   The operation will be described in more detail. In each of the first shift clutch portion 3e-1 and the second shift clutch portion 3e-2, the first shift claw portion 3f-1 and the second shift claw portion 3f- 2 includes clutch claws in which the swing direction from the non-engaged state to the engaged state is opposite to the corresponding cam surface around the swing shaft 3k. Each of the clutch claws in the opposite direction has an end (one end) on the cam surface engaging side by an elastic member (not shown), and the cam surface (the first cam surface portion 3g-1 for shifting or the second cam for shifting). A load is applied in the direction of rising to the surface portion 3g-2) side. On the other hand, the end (other end) opposite to the engagement side is in contact with the speed change sleeve 10b in the speed change control mechanism 10, and the speed change first cam surface portion 3g against the elastic force of the elastic member. 1 or the second cam surface portion 3g-2 for shifting is suppressed from rising (see, for example, FIGS. 2B and 2C).
ここで、変速用スリーブ10bには、車軸5の軸方向に沿って2箇所の切欠部10dが設けられている。車軸5内を通って外部に引き出された操作部10aを、車軸5外からの外部操作により軸方向へ移動させると、変速用スリーブ10bも軸方向に移動し、その変速用スリーブ10bの切欠部10dが、変速用第一爪部3f−1又は変速用第二爪部3f−2の位置、あるいは、その位置から外れた位置に移動する。   Here, the shift sleeve 10 b is provided with two notches 10 d along the axial direction of the axle 5. When the operating portion 10a drawn outside through the axle 5 is moved in the axial direction by an external operation from outside the axle 5, the shifting sleeve 10b is also moved in the axial direction, and the notch portion of the shifting sleeve 10b is moved. 10d moves to the position of the first claw portion 3f-1 for shifting or the second claw portion 3f-2 for shifting or the position deviated from the position.
そうすると、変速用スリーブ10bの切欠部10dに対面した変速用第一爪部3f−1や変速用第二爪部3f−2は、その変速用スリーブ10bによる拘束が解除され、その一端が、変速用第一カム面部3g−1や変速用第二カム面部3g−2側に起き上がり、駆動力及び逆入力に対して係合することが可能な状態となる(以下、係合可能状態と称する。)。例えば、図4(b)(c)は、変速用第一爪部3f−1と変速用第二爪部3f−2のうち、変速用第一爪部3f−1のみが係合可能状態で、その変速用第一爪部3f−1が実際に起き上がって係合している状態を示しており、図6(b)(c)は、変速用第一爪部3f−1と変速用第二爪部3f−2のうち、変速用第二爪部3f−2のみが係合可能状態で、その変速用第二爪部3f−2が実際に起き上がって係合している状態を示している。また、図2(b)(c)及び図8(b)(c)は、変速用第一爪部3f−1と変速用第二爪部3f−2の両方が拘束されて、それぞれ係合できない状態(以下、係合不能状態と称する。)となっているのを示している。   Then, the first claw portion 3f-1 for shifting and the second claw portion 3f-2 for shifting facing the notch portion 10d of the shifting sleeve 10b are released from the restriction by the shifting sleeve 10b, and one end thereof is The first cam surface portion 3g-1 and the shifting second cam surface portion 3g-2 are raised to the side and can be engaged with the driving force and the reverse input (hereinafter referred to as an engageable state). ). For example, FIGS. 4B and 4C show a state in which only the first shifting claw 3f-1 is engageable among the first shifting claw 3f-1 and the second shifting claw 3f-2. FIG. 6B and FIG. 6C show the state where the first shifting claw portion 3f-1 is actually raised and engaged, and FIGS. 6B and 6C show the first shifting claw portion 3f-1 and the shifting first claw portion 3f-1. Of the two claw portions 3f-2, only the speed change second claw portion 3f-2 is engageable, and the speed change second claw portion 3f-2 is actually raised and engaged. Yes. 2 (b) (c) and FIG. 8 (b) (c), the first claw portion 3f-1 for shifting and the second claw portion 3f-2 for shifting are both restrained and engaged. It is shown that it is in a state incapable of being engaged (hereinafter referred to as an incapable state of engagement).
変速用スリーブ10bの切欠部10dの軸方向一端には、テーパ面10eが設けられている。このテーパ面10eは、変速用第一爪部3f−1や変速用第二爪部3f−2が、変速用第一カム面部3g−1や変速用第二カム面部3g−2と係合している状態から、その係合を解除しようとする際に、テーパ面10eが各爪部3f−1,3f−2の他端に接することで、その係合解除をスムーズにしている。すなわち、そのテーパ面10eの傾斜面によって、各爪部3f−1,3f−2をカム面部3g−1,3g−2から外す力を大きくすることができる。   A tapered surface 10e is provided at one axial end of the notch 10d of the speed change sleeve 10b. The tapered surface 10e is such that the first shifting claw portion 3f-1 and the second shifting claw portion 3f-2 are engaged with the first shifting cam surface portion 3g-1 and the second shifting cam surface portion 3g-2. When the engagement is to be released from the state, the taper surface 10e is in contact with the other ends of the claw portions 3f-1 and 3f-2, thereby smoothly releasing the engagement. That is, by the inclined surface of the tapered surface 10e, the force for removing the claw portions 3f-1 and 3f-2 from the cam surface portions 3g-1 and 3g-2 can be increased.
ただし、同一の太陽歯車3aに対応するクラッチ、すなわち、軸方向同一の位置に設けられた2つの変速用第一爪部3f−1、あるいは、2つの変速用第二爪部3f−2は、前述のように、その揺動方向が互いに逆向きになるよう配置されているので、前記係合可能状態であっても、駆動力に対しては、その逆向きの各爪部のうち、一方の変速用第一爪部3f−1、変速用第二爪部3f−2のみが係合し、逆入力に対しては、他方の変速用第一爪部3f−1、変速用第二爪部3f−2のみが係合することとなる。   However, the clutches corresponding to the same sun gear 3a, that is, the two first shifting claw portions 3f-1 provided at the same position in the axial direction, or the two second shifting claw portions 3f-2, As described above, since the swinging directions are arranged to be opposite to each other, even in the engageable state, one of the opposite claw portions with respect to the driving force is provided. Only the first claw portion 3f-1 for shifting and the second claw portion 3f-2 for shifting are engaged, and the other first claw portion 3f-1 for shifting and the second claw for shifting are applied for reverse input. Only the part 3f-2 will be engaged.
さらに、操作部10aを軸方向に移動操作することにより、変速用第二クラッチ切替部10iが軸方向へ移動し、その移動によって、変速用第二クラッチ3hが、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して係合可能状態又は係合不能状態とに切り替えられる。
すなわち、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して、遊星キャリア3cを第二太陽歯車3a−2周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替えることができる。
Further, by operating the operation unit 10a to move in the axial direction, the second shift clutch switching unit 10i moves in the axial direction, and as a result, the second shift clutch 3h moves to both the driving force and the reverse input. On the other hand, the state is switched to the engageable state or the disengageable state.
That is, the planet carrier 3c can be switched to be rotatable relative to the second sun gear 3a-2 or not rotatable relative to the driving force and the reverse input.
その作用について、さらに詳しく説明すると、変速用第二クラッチ3hにおいて、2つの変速用第二クラッチ爪3iは、カム面に対して、係合していない状態から係合した状態への揺動方向が揺動軸3n周り逆向きになっている。その逆向きの各変速用第二クラッチ爪3iは、それぞれ変速用第二クラッチカム面3jへの係合側の端部(一端)が、図示しない弾性部材によって、その変速用第二クラッチカム面3j側に起き上がる方向に負荷を与えられている。一方、その係合側の反対側の端部(他端)は、変速制御機構10における第二クラッチ切替部10iに接しており、その弾性部材の弾性力に抗して、変速用第二クラッチカム面3j側に起き上がるのが抑制されている(例えば、図2(a)参照)。   The operation will be described in more detail. In the second shift clutch 3h, the two second shift clutch claws 3i swing from the non-engaged state to the engaged state with respect to the cam surface. Is in the opposite direction around the swing axis 3n. Each shift second clutch pawl 3i in the opposite direction has an end (one end) on the engagement side with the shift second clutch cam surface 3j, and the shift second clutch cam surface by an elastic member (not shown). A load is applied in the direction of rising to the 3j side. On the other hand, the end (other end) opposite to the engagement side is in contact with the second clutch switching unit 10i in the transmission control mechanism 10, and the second clutch for transmission is resisted against the elastic force of the elastic member. It is suppressed that it gets up to the cam surface 3j side (for example, refer Fig.2 (a)).
ここで、操作部10aを、車軸5外からの外部操作により軸方向へ移動させると、変速用スリーブ10bとともに変速用第二クラッチ切替部10iも軸方向に移動し、その変速用第二クラッチ切替部10iが、変速用第二クラッチ爪3iの位置、あるいは、その位置から外れた位置に移動する。   Here, when the operating portion 10a is moved in the axial direction by an external operation from outside the axle 5, the shifting second clutch switching portion 10i is also moved in the axial direction together with the shifting sleeve 10b, and the shifting second clutch switching is performed. The part 10i moves to the position of the second clutch pawl 3i for shifting or a position deviated from the position.
そうすると、第二クラッチ切替部10iに対面した変速用第二クラッチ爪3iは、その変速用第二クラッチ切替部10iによって拘束され、その一端が、変速用第二クラッチカム面3j側に起き上がらないため、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して係合しない状態となる。また、第二クラッチ切替部10iが、変速用第二クラッチ爪3iの位置から離脱すると、その第二クラッチ切替部10iによる拘束が解除され、その一端が、変速用第二クラッチカム面3j側に起き上がり、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して係合することが可能な状態となる。   Then, the second clutch pawl 3i for shifting facing the second clutch switching unit 10i is restrained by the second clutch switching unit 10i for shifting, and one end thereof does not rise to the second clutch cam surface 3j side for shifting. , The driving force and the reverse input are not engaged. Further, when the second clutch switching portion 10i is disengaged from the position of the second clutch pawl 3i for shifting, the restraint by the second clutch switching portion 10i is released, and one end of the second clutch switching portion 10i faces the shifting second clutch cam surface 3j side. It is possible to get up and engage with each of the driving force and the reverse input.
例えば、図2(a)は、2つの変速用第二クラッチ爪3iの両方が係合可能状態となって、そのうち、一方が起き上がって実際に係合している状態を示しており、図4(a)、図6(a)、図8(a)は、変速用第二クラッチ爪3iが拘束されて、それぞれ係合不能状態となっているのを示している。ただし、2つの変速用第二クラッチ爪3iは、前述のように、その揺動方向が互いに逆向きになるよう配置されているので、前記係合可能状態であっても、駆動力に対しては、その逆向きの変速用第二クラッチ爪3iのうち、一方の変速用第二クラッチ爪3iのみが係合し、逆入力に対しては、他方の変速用第二クラッチ爪3iのみが係合することとなる。   For example, FIG. 2A shows a state where both of the two second clutch claws 3i for shifting can be engaged, and one of them is raised and actually engaged. (A), FIG. 6 (a), and FIG. 8 (a) have shown that the 2nd clutch nail | claw 3i for shifting is restrained, and it has become a disengagement state, respectively. However, since the two shifting second clutch pawls 3i are arranged so that their swinging directions are opposite to each other as described above, even if the engagement is possible, Of the reverse shifting second clutch pawl 3i, only one shifting second clutch pawl 3i is engaged, and only the other shifting second clutch pawl 3i is engaged for reverse input. Will be combined.
操作部10aは軸状を成し、車軸5内に設けた孔5a内に進退自在に挿通されており、弾性部材10gによって、軸方向外側に付勢されている。このため、変速操作部10aの軸方向への移動操作は、その操作部10aをハブ1内に押し込む時は、前記弾性部材10gの付勢力に抗して行われ、押し込む力を解除すると、変速操作部10aは、その付勢力によって自動的に元の状態に復帰する。   The operating portion 10a has a shaft shape, is inserted into a hole 5a provided in the axle 5 so as to be able to advance and retreat, and is urged outward in the axial direction by an elastic member 10g. For this reason, the movement operation in the axial direction of the speed change operation portion 10a is performed against the biasing force of the elastic member 10g when the operation portion 10a is pushed into the hub 1. The operation unit 10a automatically returns to the original state by the biasing force.
また、変速用スリーブ10bは、車軸5に設けられた横穴10hに挿入されたピン10fによってその車軸5に固定されている。ピン10fを変速操作部10aによって横穴10c内で軸方向へ移動操作することにより、変速用スリーブ10bの軸方向への移動を行うことができる。   The speed change sleeve 10 b is fixed to the axle 5 by a pin 10 f inserted into a lateral hole 10 h provided in the axle 5. The shifting sleeve 10b can be moved in the axial direction by moving the pin 10f in the axial direction within the lateral hole 10c by the shifting operation portion 10a.
このように、変速用第一クラッチ3eに関し、変速制御機構10は、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して、その変速用第一クラッチ3eの変速用第一クラッチ部3e−1及び変速用第二クラッチ部3e−2を、係合可能状態又は係合不能状態とに切り替える機能を有している。この切替により、第一太陽歯車3a−1及び第二太陽歯車3a−2を、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して、車軸5周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替えることができる。   As described above, with respect to the first shift clutch 3e, the shift control mechanism 10 receives the first shift portion 3e-1 and the first shift gear for the first shift clutch 3e for each of the driving force and the reverse input. It has the function to switch the two clutch part 3e-2 to an engagement possible state or an engagement impossible state. By this switching, the first sun gear 3a-1 and the second sun gear 3a-2 can be switched to be rotatable relative to the axle 5 or not rotatable relative to the driving force and the reverse input.
また、変速用第二クラッチ3hに関し、変速制御機構10は、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して、その変速用第二クラッチ3hを係合可能状態又は係合不能状態とに切り替える機能を有している。この切替により、遊星キャリア3cを、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して、第二太陽歯車3a−2周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替えることができる。   Further, with respect to the second shift clutch 3h, the shift control mechanism 10 has a function of switching the second shift clutch 3h to the engageable state or the disengageable state for each of the driving force and the reverse input. is doing. By this switching, the planetary carrier 3c can be switched to be rotatable relative to the second sun gear 3a-2 or not rotatable relative to the driving force and the reverse input.
この切替によって、前進駆動時に、踏力又はモータの出力による駆動力が、チェーン23から遊星キャリア3cに入力されて、その遊星キャリア3cから駆動輪に等速、又は増速状態で伝達される。また、前進非駆動時には、駆動輪からの逆入力は、その変速機構3のいずれの変速段においても前進駆動時の駆動力伝達経路と逆向きに伝達される。   With this switching, during forward driving, a pedaling force or a driving force based on the output of the motor is input from the chain 23 to the planet carrier 3c and transmitted from the planet carrier 3c to the driving wheel at a constant speed or in an accelerated state. Further, when the forward drive is not driven, the reverse input from the drive wheels is transmitted in the opposite direction to the drive force transmission path during the forward drive at any gear position of the transmission mechanism 3.
変速機構3による変速段の切替について具体的に説明すると、例えば、変速用第二クラッチ3hにより、第二太陽歯車3a−2を遊星キャリア3cに相対回転不能とし、変速用第一クラッチ3eの変速用第一クラッチ部3e−1及び変速用第二クラッチ部3e−2により、第一太陽歯車3a−1及び第二太陽歯車3a−2を車軸5に対して相対回転可能とする。この場合、リアスプロケット4から駆動力が入力されると、遊星キャリア3cを介して遊星歯車3bに駆動力が伝達される。このとき、第二太陽歯車3a−2が遊星キャリア3cと一体に回転するため、等速(直結)で遊星歯車3bから外輪歯車3d及びハブケース7に駆動力が伝達される。   A specific description will be given of the switching of the gear position by the speed change mechanism 3. For example, the second sun gear 3a-2 cannot be rotated relative to the planet carrier 3c by the speed change second clutch 3h, and the speed change of the speed change first clutch 3e. The first sun gear 3a-1 and the second sun gear 3a-2 are rotatable relative to the axle 5 by the first clutch portion 3e-1 and the second clutch portion 3e-2 for speed change. In this case, when a driving force is input from the rear sprocket 4, the driving force is transmitted to the planetary gear 3b via the planet carrier 3c. At this time, since the second sun gear 3a-2 rotates integrally with the planet carrier 3c, the driving force is transmitted from the planet gear 3b to the outer ring gear 3d and the hub case 7 at a constant speed (direct connection).
また、変速用第二クラッチ3hにより、第二太陽歯車3a−2を遊星キャリア3cに相対回転可能とし、変速用第一クラッチ3eの変速用第一クラッチ部3e−1及び変速用第二クラッチ部3e−2により、第一太陽歯車3a−1を車軸5に対して相対回転不能、第二太陽歯車3a−2を車軸5に相対回転可能とした場合、第一太陽歯車3a−1の歯数をa、外輪歯車3dの歯数をdとすると、遊星キャリア3cから外輪歯車3dへの増速比は
(a+d)/d
となる。このとき、第二太陽歯車3a−2は車軸5に対して空転状態であり、トルク伝達に関与しない。また、変速用第二クラッチ3hは、変速制御機構10における変速用第二クラッチ切替部10iによって、強制的に変速用第二クラッチ爪3iが変速用第二クラッチカム面3jに噛み込まない状態にしてある。
Further, the second sun gear 3a-2 can be rotated relative to the planet carrier 3c by the second gear 3h for shifting, and the first clutch portion 3e-1 for shifting and the second clutch portion for shifting of the first clutch 3e for shifting. When the first sun gear 3a-1 is not rotatable relative to the axle 5 and the second sun gear 3a-2 is rotatable relative to the axle 5 by 3e-2, the number of teeth of the first sun gear 3a-1 Is a and the number of teeth of the outer ring gear 3d is d, the speed increasing ratio from the planet carrier 3c to the outer ring gear 3d is (a + d) / d
It becomes. At this time, the second sun gear 3a-2 is idle with respect to the axle 5, and is not involved in torque transmission. Further, the second shift clutch 3h is forcibly brought into a state in which the second shift clutch pawl 3i is not engaged with the second shift clutch cam surface 3j by the second shift clutch switching unit 10i in the shift control mechanism 10. It is.
また、変速用第二クラッチ3hにより、第二太陽歯車3a−2を遊星キャリア3cに相対回転可能とし、変速用第一クラッチ3eの変速用第一クラッチ部3e−1及び変速用第二クラッチ部3e−2により、第一太陽歯車3a−1を車軸5に相対回転可能、第二太陽歯車3a−2を車軸5に相対回転不能した場合、第二太陽歯車3a−2の歯数をa、第一太陽歯車3a−1と噛み合う遊星歯車3bの歯数をb、第二太陽歯車3a−2と噛み合う遊星歯車3bの歯数をc、外輪歯車3dの歯数をdとすると、遊星キャリア3cから外輪歯車3dへの増速比は
[(a×b)/(c×d)]+1
となる。このとき、第一太陽歯車3a−1は空転状態であり、トルク伝達に関与しない。
Further, the second sun gear 3a-2 can be rotated relative to the planet carrier 3c by the second gear 3h for shifting, and the first clutch portion 3e-1 for shifting and the second clutch portion for shifting of the first clutch 3e for shifting. 3e-2, when the first sun gear 3a-1 is rotatable relative to the axle 5 and the second sun gear 3a-2 is not rotatable relative to the axle 5, the number of teeth of the second sun gear 3a-2 is set to a, If the number of teeth of the planetary gear 3b meshing with the first sun gear 3a-1 is b, the number of teeth of the planetary gear 3b meshing with the second sun gear 3a-2 is c, and the number of teeth of the outer ring gear 3d is d, the planet carrier 3c The speed increase ratio from the outer ring gear 3d to [(a × b) / (c × d)] + 1
It becomes. At this time, the first sun gear 3a-1 is idling and does not participate in torque transmission.
すなわち、第一太陽歯車3a−1、第二太陽歯車3a−2は異なる歯数であり、車軸5に対して全てフリー(相対回転可能)として、第二太陽歯車3a−2と遊星キャリア3cとを固定するか、第二太陽歯車3a−2と遊星キャリア3cをフリーとして車軸5に対していずれか1つの太陽歯車3aを固定(相対回転不能)とすることで増速比を変化させることができる。   That is, the first sun gear 3a-1 and the second sun gear 3a-2 have different numbers of teeth, and all are free (relatively rotatable) with respect to the axle 5, and the second sun gear 3a-2 and the planet carrier 3c The speed increase ratio can be changed by fixing the second sun gear 3a-2 and the planetary carrier 3c and fixing any one sun gear 3a to the axle 5 (relative rotation impossible). it can.
また、変速制御機構10により、変速用第二クラッチ3hを係合可能状態とし、変速用第一クラッチ3eの変速用第一クラッチ部3e−1、変速用第二クラッチ部3e−2が係合不能状態となっていれば(等速状態)、前進非駆動時において、駆動輪からの逆入力はハブケース7からリアスプロケット4に等速で伝達される。   Further, the shift control mechanism 10 makes the shift second clutch 3h engageable, and the shift first clutch portion 3e-1 and the shift second clutch portion 3e-2 of the shift first clutch 3e are engaged. If it is in an impossible state (constant speed state), the reverse input from the drive wheel is transmitted from the hub case 7 to the rear sprocket 4 at a constant speed during forward non-drive.
同様に、変速制御機構10により、変速用第二クラッチ3hを係合可能状態とし、変速用第一クラッチ3eの変速用第一クラッチ部3e−1、変速用第二クラッチ部3e−2のうち、変速用第一クラッチ部3e−1のみが係合不能状態となっているとき、第一太陽歯車3a−1は車軸5に固定(相対回転不能)である。
よって、駆動輪からの逆入力が、ハブケース7からリアスプロケット4に伝達されるとき、第一太陽歯車3a−1の歯数をa、外輪歯車3dの歯数をdとすると、減速比は、
(a+d)/d
となる。
Similarly, the shift control mechanism 10 makes the shift second clutch 3h engageable, and among the shift first clutch portion 3e-1 and the shift second clutch portion 3e-2 of the shift first clutch 3e. The first sun gear 3a-1 is fixed to the axle 5 (not relatively rotatable) when only the first clutch portion 3e-1 for shifting is in an engagement impossible state.
Therefore, when reverse input from the drive wheel is transmitted from the hub case 7 to the rear sprocket 4, when the number of teeth of the first sun gear 3a-1 is a and the number of teeth of the outer ring gear 3d is d, the reduction ratio is
(A + d) / d
It becomes.
さらに、変速制御機構10により、変速用第二クラッチ3hを係合可能状態とし、変速用第一クラッチ3eの変速用第一クラッチ部3e−1、変速用第二クラッチ部3e−2のうち、変速用第二クラッチ部3e−2のみが係合不能状態となっているとき、第二太陽歯車3a−2は車軸5に固定(相対回転不能)である。
よって、駆動輪からの逆入力が、ハブケース7からリアスプロケット4に伝達されるとき、第二太陽歯車3a−2の歯数をa、第一太陽歯車3a−1と噛み合う遊星歯車3bの歯数をb、第二太陽歯車3a−2と噛み合う遊星歯車3bの歯数をc、外輪歯車3dの歯数をdとすると、減速比は、
[(a×b)/(c×d)]+1
となる。すなわち、駆動輪からの逆入力は、変速制御機構10により選択された変速段に応じて、駆動力が伝達する経路と同じ経路を逆方向に伝達される。
Further, the shift control mechanism 10 makes the shift second clutch 3h engageable, and among the shift first clutch portion 3e-1 and the shift second clutch portion 3e-2 of the shift first clutch 3e, The second sun gear 3a-2 is fixed to the axle 5 (not capable of relative rotation) when only the second clutch portion 3e-2 for shifting is in an engagement impossible state.
Therefore, when reverse input from the drive wheel is transmitted from the hub case 7 to the rear sprocket 4, the number of teeth of the second sun gear 3a-2 is a, and the number of teeth of the planetary gear 3b meshing with the first sun gear 3a-1. Is b, the number of teeth of the planetary gear 3b meshing with the second sun gear 3a-2 is c, and the number of teeth of the outer ring gear 3d is d, the reduction ratio is
[(A × b) / (c × d)] + 1
It becomes. That is, the reverse input from the drive wheel is transmitted in the reverse direction along the same route as the drive force is transmitted in accordance with the shift speed selected by the shift control mechanism 10.
変速1段目(直結)の状態を図1及び図2に示す。この実施形態では、車軸5の軸方向両端のうち、リアスプロケット4を設けた側に変速制御機構10の操作部10aを配置しているが、これを逆方向に配置してもよい。   The state of the first shift (direct connection) is shown in FIGS. In this embodiment, the operation part 10a of the speed change control mechanism 10 is arranged on the side where the rear sprocket 4 is provided in both axial ends of the axle 5, but this may be arranged in the opposite direction.
この変速1段目において、変速制御機構10における変速用スリーブ10bによって、変速用第一爪部3f−1及び変速用第二爪部3f−2は、図2(b)(c)に示すように、いずれも変速用スリーブ10bによりその他端が拘束され、係合不能状態となっている。
したがって、第一太陽歯車3a−1及び第二太陽歯車3a−2は、車軸5周りに相対回転可能となっている。
In the first shift stage, the shift first claw portion 3f-1 and the second shift claw portion 3f-2 are shown in FIGS. 2B and 2C by the shift sleeve 10b in the shift control mechanism 10. In addition, the other end is restrained by the speed change sleeve 10b, and the engagement is impossible.
Accordingly, the first sun gear 3 a-1 and the second sun gear 3 a-2 are relatively rotatable around the axle 5.
また、変速用第二クラッチ3hの変速用第二クラッチ爪3iは、図2(a)に示すように、変速制御機構10における変速用第二クラッチ切替部10iの拘束が解除され係合可能状態となっている。
このため、遊星キャリア3cと第二太陽歯車3a−2は、相対回転不能となっている。
Further, as shown in FIG. 2 (a), the second clutch pawl 3i of the second shift clutch 3h is in an engageable state with the restraint of the second shift clutch switching portion 10i in the shift control mechanism 10 being released. It has become.
For this reason, the planet carrier 3c and the second sun gear 3a-2 cannot be rotated relative to each other.
この場合、リアスプロケット4から駆動力は、遊星キャリア3c、遊星歯車3b、ハブケース7(外輪歯車3d)の順に等速で伝達される。一方、この状態で、駆動輪からの逆入力が入力されると、変速用第二クラッチ爪3iは変速用第二クラッチカム面3jに係合し、前進駆動時の駆動力伝達経路とは逆方向の経路、すなわち、ハブケース7(外輪歯車3d)、遊星歯車3b、遊星キャリア3c、リアスプロケット4の順に等速で伝達される。   In this case, the driving force is transmitted from the rear sprocket 4 at a constant speed in the order of the planetary carrier 3c, the planetary gear 3b, and the hub case 7 (outer ring gear 3d). On the other hand, when reverse input from the drive wheels is input in this state, the second clutch claw 3i for shifting engages with the second clutch cam surface 3j for shifting, and is opposite to the driving force transmission path during forward drive. A direction path, that is, the hub case 7 (outer ring gear 3d), the planetary gear 3b, the planet carrier 3c, and the rear sprocket 4 are transmitted at a constant speed in this order.
変速2段目(増速1)の状態を図3及び図4に示す。前記変速1段目の状態から、外部操作により変速制御機構10の変速操作部10aを、図3で示す矢印の方向へ軸方向のある位置まで押し込むと、変速用スリーブ10bが軸方向にスライドし、変速用第一爪部3f−1の位置に変速用スリーブ10bの切欠部10dが移動する。   The state of the second speed change (speed increase 1) is shown in FIGS. When the shift operation unit 10a of the shift control mechanism 10 is pushed to the position in the axial direction in the direction of the arrow shown in FIG. 3 from the state of the first shift, the shift sleeve 10b slides in the axial direction. The notch portion 10d of the speed change sleeve 10b moves to the position of the speed change first claw portion 3f-1.
これにより、変速用第一爪部3f−1は、変速用第一カム面部3g−1に係合可能状態となり、第一太陽歯車3a−1は駆動力及び逆入力のそれぞれに対して車軸5に相対回転不能となる。このとき、変速用第二爪部3g−2の駆動力及び逆入力のそれぞれに対する係合不能状態は維持されている。   As a result, the first claw portion 3f-1 for shifting becomes engageable with the first cam surface portion 3g-1 for shifting, and the first sun gear 3a-1 has the axle 5 for each of the driving force and the reverse input. The relative rotation is impossible. At this time, the engagement impossible state with respect to each of the driving force and the reverse input of the second claw portion 3g-2 for shifting is maintained.
また、このとき、変速用第二クラッチ爪3iは、変速用第二クラッチ切替部10iのテーパ部10jに沿って、遊星キャリア3cの変速用第二クラッチカム面3jから切り離される。
このため、遊星キャリア3cと第二太陽歯車3a−2は、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して相対回転可能となる。
At this time, the second clutch pawl 3i for shifting is separated from the second clutch cam surface 3j for shifting of the planetary carrier 3c along the tapered portion 10j of the second clutch switching portion 10i for shifting.
For this reason, the planetary carrier 3c and the second sun gear 3a-2 can rotate relative to each of the driving force and the reverse input.
この状態では、リアスプロケット4からの駆動力は、第一太陽歯車3a−1の歯数をa、外輪歯車3dの歯数をdとすると、増速比、
(a+d)/d
でハブケース7に伝達される。一方、駆動輪からの逆入力は、減速比
(a+d)/d
でリアスプロケット4に伝達される。
In this state, if the number of teeth of the first sun gear 3a-1 is a and the number of teeth of the outer ring gear 3d is d, the driving force from the rear sprocket 4 is the speed increasing ratio,
(A + d) / d
Is transmitted to the hub case 7. On the other hand, the reverse input from the drive wheel is the reduction ratio (a + d) / d
Is transmitted to the rear sprocket 4.
変速3段目(増速2)の状態を図5及び図6に示す。前記変速2段目の状態から、外部操作により変速制御機構10の変速操作部10aを、図5で示す矢印の方向へ軸方向のある位置までさらに押し込むと、変速用スリーブ10bが軸方向にスライドし、変速用第二爪部3f−2の位置に変速用スリーブ10bの切欠部10dが移動する。   The state of the third speed change (speed increase 2) is shown in FIGS. When the shift operation unit 10a of the shift control mechanism 10 is further pushed into a certain position in the axial direction in the direction of the arrow shown in FIG. 5 from the second shift stage state, the shift sleeve 10b slides in the axial direction. Then, the notch portion 10d of the speed change sleeve 10b moves to the position of the speed change second claw portion 3f-2.
変速用第二爪部3f−2は、変速用第二カム面部3g−2に係合可能状態となり、第二太陽歯車3a−2は駆動力及び逆入力のそれぞれに対して車軸5に相対回転不能となる。
このとき、変速用第一爪部3f−1の位置にあった変速用スリーブ10bの切欠部10dは、その変速用第一爪部3f−1の位置から離脱する。このため、変速用第一爪部3f−1は、その他端が拘束されて、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して係合不能状態に移行する。
The shift second claw portion 3f-2 becomes engageable with the shift second cam surface portion 3g-2, and the second sun gear 3a-2 rotates relative to the axle 5 with respect to each of the driving force and the reverse input. It becomes impossible.
At this time, the notch 10d of the speed change sleeve 10b located at the position of the speed change first claw portion 3f-1 is detached from the position of the speed change first claw portion 3f-1. For this reason, the other end of the first claw portion 3f-1 for shifting is constrained, and shifts to a state where it cannot be engaged with each of the driving force and the reverse input.
また、このとき、遊星キャリア3cと第二太陽歯車3a−2とは、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して相対回転可能な状態に維持されている。   At this time, the planet carrier 3c and the second sun gear 3a-2 are maintained in a state in which they can rotate relative to the driving force and the reverse input, respectively.
この状態では、リアスプロケット4からの駆動力は、第二太陽歯車3a−2の歯数をa、第一太陽歯車3a−1と噛み合う遊星歯車3bの歯数をb、第二太陽歯車3a−2と噛み合う遊星歯車3bの歯数をc、外輪歯車3dの歯数をdとすると、増速比
[(a×b)/(c×d)]+1
でハブケース7に伝達される。一方、駆動輪からの逆入力は、減速比
[(a×b)/(c×d)]+1
でリアスプロケット4に伝達される。
In this state, the driving force from the rear sprocket 4 is such that the number of teeth of the second sun gear 3a-2 is a, the number of teeth of the planetary gear 3b meshing with the first sun gear 3a-1 is b, and the second sun gear 3a- Speed ratio [(a × b) / (c × d)] + 1 where c is the number of teeth of the planetary gear 3b meshing with 2 and d is the number of teeth of the outer ring gear 3d.
Is transmitted to the hub case 7. On the other hand, the reverse input from the drive wheel is the reduction ratio [(a × b) / (c × d)] + 1
Is transmitted to the rear sprocket 4.
変速3段目から2段目に戻す場合や、変速2段目から1段目に戻す場合、操作部10aを押し込む方向の力を解除すれば、あるいは緩めれば、弾性部材10gによって変速用スリーブ10b、変速用第二クラッチ切替部10iが押し戻されるので、容易に変速操作が可能である。   When returning from the 3rd speed to the 2nd speed, or returning from the 2nd speed to the 1st speed, if the force in the direction of pushing the operating portion 10a is released or loosened, the elastic sleeve 10g causes the speed change sleeve. 10b, since the second clutch switching unit 10i for shifting is pushed back, the shifting operation can be easily performed.
このとき、切欠部10dの軸方向端部に設けられたテーパ面10eによって、変速用第一クラッチカム面3gに噛み込んでいる変速用第一爪部3g−1、変速用第二爪部3g−2の他端を押し上げる力が強くなり、変速用スリーブ10bが戻り易くなるため、スムーズな切替が可能となる。   At this time, the first claw portion 3g-1 for shifting and the second claw portion 3g for shifting are engaged with the first clutch cam surface 3g for shifting by the tapered surface 10e provided at the axial end of the notch 10d. Since the force to push up the other end of -2 becomes strong and the shifting sleeve 10b is easy to return, smooth switching is possible.
また、変速用第二クラッチ3hについても、変速用第二クラッチ切替部10iの軸方向端部に設けられたテーパ部10jによって、変速用第二クラッチカム面3jに噛み込んでいる変速用第二クラッチの他端を押し上げる力が強くなり、変速用スリーブ10bが戻り易くなるため、スムーズな切替が可能となる。   Further, the second speed change clutch 3h is also engaged with the second speed change clutch cam surface 3j by the tapered portion 10j provided at the axial end of the second speed change clutch switching portion 10i. Since the force for pushing up the other end of the clutch becomes strong and the shifting sleeve 10b is easily returned, smooth switching is possible.
前進非駆動時(駆動輪からの逆入力時)の状態を図7及び図8に示す。図では、一例として、変速2段目の状態を示している。このとき、変速制御機構10により、変速用第一クラッチ部3e−1のみが係合可能状態となっている。   FIGS. 7 and 8 show the state when the vehicle is not driven forward (at the time of reverse input from the drive wheel). In the figure, the state of the second gear stage is shown as an example. At this time, only the first clutch portion 3e-1 for shifting is in an engageable state by the shift control mechanism 10.
逆入力に対しては、第一太陽歯車3a−1は車軸5に対して駆動方向と逆方向に回転しようとするが、その揺動方向が互いに逆向きになるよう設けられた2つの変速用第一爪部3f−1によって、第一太陽歯車3a−1は車軸5周りに相対回転不能となる。他のクラッチ、すなわち、変速用第一クラッチ3eの変速用第二クラッチ部3e−2は、変速制御機構10によって、いずれも係合しない状態に拘束されているため、干渉することはない。よって、駆動輪からの逆入力は、減速比
(a+d)/d
でリアスプロケット4に伝達される。
For reverse input, the first sun gear 3a-1 tries to rotate in the direction opposite to the driving direction with respect to the axle 5, but the two shifting gears provided so that the swinging directions are opposite to each other. The first sun gear 3 a-1 cannot be relatively rotated around the axle 5 by the first claw portion 3 f-1. The other clutch, that is, the second clutch portion 3e-2 for shifting of the first clutch for shifting 3e is restrained by the shift control mechanism 10 so as not to be engaged, and therefore does not interfere. Therefore, the reverse input from the drive wheel is the reduction ratio (a + d) / d
Is transmitted to the rear sprocket 4.
なお、自転車を手で押して後退する際(後退時)において、変速制御機構10により、いずれの変速段においてもある一ヶ所のクラッチのみ(変速用第一クラッチ3eの変速用第一クラッチ部3e−1、変速用第二クラッチ部3e−2、及び、変速用第二クラッチ3hの3つのクラッチのうち一つ)しか係合可能状態となっていないため、他のクラッチと干渉が起こることはなく、後退が可能である。   When the bicycle is pushed back by hand (at the time of reverse), the shift control mechanism 10 causes only one clutch at any gear stage (the first clutch portion 3e- for shifting the first clutch 3e for shifting). 1, only one of the three clutches of the second clutch for shifting 3e-2 and the second clutch for shifting 3h) is in an engageable state, so there is no interference with other clutches. Retreat is possible.
この発明の第二の実施形態を、図9及び図10に基づいて説明する。この実施形態では、変速用第一クラッチ3eの変速用第一クラッチ部3e−1及び変速用第二クラッチ部3e−2における変速用第一爪部3f−1、変速用第二爪部3f−2を、それぞれ第一太陽歯車3a−1及び第二太陽歯車3a−2の内面に設け、変速用第一カム面部3g−1、変速用第二カム面部3g−2を車軸5の外面に設けたものである。   A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the first shifting claw portion 3e-1 and the second shifting claw portion 3f-1 in the first shifting clutch portion 3e-1 and the second shifting clutch portion 3e-2 of the shifting first clutch 3e. 2 are respectively provided on the inner surfaces of the first sun gear 3a-1 and the second sun gear 3a-2, and the first cam surface portion 3g-1 for shifting and the second cam surface portion 3g-2 for shifting are provided on the outer surface of the axle 5. It is a thing.
変速用第一爪部3f−1、変速用第二爪部3f−2は、それぞれ第一太陽歯車3a−1、第二太陽歯車3a−2の内面に2つ設けられ、前述の実施形態と同様、その2つの変速用第一爪部3f−1、変速用第二爪部3f−2は、互いにその揺動方向が逆向きになるように配置されている。   Two first claw portions 3f-1 for shifting and second claw portions 3f-2 for shifting are provided on the inner surfaces of the first sun gear 3a-1 and the second sun gear 3a-2, respectively. Similarly, the two first shifting claw portions 3f-1 and the second shifting second claw portion 3f-2 are arranged so that their swinging directions are opposite to each other.
変速用第一クラッチカム面3gの溝数は、第一太陽歯車3a−1及び第二太陽歯車3a−2に対面する位置における車軸5の外面において、それぞれ周方向に沿って6ヶ所としており、その溝部に互いに切欠部10dの向きが異なる変速用スリーブ10bが、周方向に沿って交互に配置されている。   The number of grooves of the first clutch cam surface 3g for shifting is set at six locations along the circumferential direction on the outer surface of the axle 5 at positions facing the first sun gear 3a-1 and the second sun gear 3a-2, Shifting sleeves 10b in which the directions of the notch portions 10d are different from each other are alternately arranged in the groove portion along the circumferential direction.
したがって、一方の変速用第一爪部3f−1、変速用第二爪部3f−2がそれぞれ係合可能である溝数は3ヶ所となっている。   Accordingly, the number of grooves into which the first shifting first claw portion 3f-1 and the shifting second claw portion 3f-2 can be engaged is three.
第一の実施形態とした場合、変速用第一クラッチカム面3gの溝数を多く確保し易いことから、最大遊び角(クラッチ爪が係合するまでのタイムラグ)を小さくできるため機能的に有利であるが、車軸5の構造が複雑となる。一方、この第二の実施形態とした場合、変速用第一クラッチカム面3gの溝数は確保し難くなるが、車軸5の構造がシンプルとなる。   In the case of the first embodiment, since it is easy to ensure a large number of grooves on the first clutch cam surface 3g for shifting, it is functionally advantageous because the maximum play angle (time lag until the clutch pawl is engaged) can be reduced. However, the structure of the axle 5 is complicated. On the other hand, in the case of the second embodiment, it is difficult to secure the number of grooves of the first clutch cam surface 3g for shifting, but the structure of the axle 5 is simplified.
なお、これらの実施形態では、変速用第二クラッチ3hを、第二太陽歯車3a−2と遊星キャリア3cとの間に設けているが、これらを第一太陽歯車3a−1と車軸5との間に設けてもよい。   In these embodiments, the second clutch 3h for shifting is provided between the second sun gear 3a-2 and the planet carrier 3c, but these are connected between the first sun gear 3a-1 and the axle 5. It may be provided between them.
また、変速制御機構10として、車軸5内を通して軸方向に移動操作することにより切り替える方式を採用しているが、車軸5周りに操作部を回転(揺動)操作することにより切り替える方式など、既知の自転車の変速機構を採用することができる。また、遊星歯車3bを2段としているが、1段もしくは3段以上の遊星歯車を用いても差し支えない。また、車軸5は軸方向に沿って伸びる穴5aが、軸方向片側の端部から空けられており他端は中実となっているが、これを、両端間を結ぶ貫通穴としてもよい。   Further, as the speed change control mechanism 10, a method of switching by moving in the axial direction through the axle 5 is adopted, but a method of switching by rotating (swinging) the operating portion around the axle 5 is known. The bicycle transmission mechanism can be adopted. Further, although the planetary gear 3b has two stages, a planetary gear having one stage or three or more stages may be used. Further, the axle 5 has a hole 5a extending along the axial direction, which is formed from one end in the axial direction and the other end is solid, but this may be a through-hole connecting both ends.
また、これらの実施形態では、ラチェットクラッチで構成された変速用第一クラッチ3eと変速用第二クラッチ3hにおいて、そのラチェットクラッチの各クラッチ爪のクラッチカム面への噛合を、変速用スリーブ10bや変速用第二クラッチ切替部10iによって係合できる状態と係合できない状態とに切り替える方式を採用したが、車軸5と太陽歯車3aとの間のクラッチや、遊星キャリア3cと太陽歯車3aとの間のクラッチを係合できる状態と係合できない状態とに切り替える手段としては、これらの実施形態の変速用スリーブ10bや変速用第二クラッチ切替部10i以外の他の構成を採用してもよい。   Further, in these embodiments, in the first gear 3e for shifting and the second clutch 3h for shifting constituted by a ratchet clutch, the engagement of each clutch pawl of the ratchet clutch with the clutch cam surface is performed by the shifting sleeve 10b or A method of switching between a state that can be engaged and a state that cannot be engaged is adopted by the second clutch switching unit 10i for shifting, but a clutch between the axle 5 and the sun gear 3a, or between the planet carrier 3c and the sun gear 3a. As means for switching between a state in which the clutch can be engaged and a state in which the clutch cannot be engaged, a configuration other than the speed change sleeve 10b and the speed change second clutch switching portion 10i of these embodiments may be employed.
また、この実施形態では、変速用第一クラッチ3eと変速用第二クラッチ3hは、ラチェットクラッチによって構成されているが、ローラクラッチ、スプラグクラッチ等、他の構成からなるクラッチを採用することもできる。   In this embodiment, the first clutch 3e for shifting and the second clutch 3h for shifting are configured by ratchet clutches, but clutches having other configurations such as a roller clutch and a sprag clutch may be employed. .
1 リアハブ(ハブ)
3 変速機構
3a 太陽歯車
3a−1 第一太陽歯車
3a−2 第二太陽歯車
3b 遊星歯車
3c 遊星キャリア
3d 外輪歯車
3e 変速用第一クラッチ
3e−1 変速用第一クラッチ部
3e−2 変速用第二クラッチ部
3f 変速用第一クラッチ爪
3f−1 変速用第一爪部
3f−2 変速用第二爪部
3g 変速用第一クラッチカム面
3g−1 変速用第一カム面部
3g−2 変速用第二カム面部
3h 変速用第二クラッチ
3i 変速用第二クラッチ爪
3j 変速用第二クラッチカム面
3k,3n 揺動軸(クラッチ爪軸)
4 リアスプロケット(スプロケット)
5 車軸
5a 孔
6 ハブフランジ
7 ハブケース
10 変速制御機構
10a 操作部
10b 変速用スリーブ
10d 切欠部
10e テーパ面
10f ピン
10g 弾性部材
10h 横穴
10i 第二クラッチ切替部
10j テーパ部
13,14 軸受部
1 Rear hub (hub)
3 speed change mechanism 3a sun gear 3a-1 first sun gear 3a-2 second sun gear 3b planetary gear 3c planet carrier 3d outer ring gear 3e first clutch 3e-1 for change first clutch part 3e-2 for change 2 clutch part 3f 1st clutch claw 3f-1 for shifting 1st claw part 3f-2 for shifting 2nd claw part 3g for shifting 1st clutch cam surface 3g-1 for shifting 1st cam surface part 3g-2 for shifting Second cam surface portion 3h Second clutch 3i for shifting Second clutch pawl 3j for shifting Second clutch cam surface 3k, 3n for shifting Oscillating shaft (clutch pawl shaft)
4 Rear sprocket (sprocket)
5 Axle 5a Hole 6 Hub flange 7 Hub case 10 Shift control mechanism 10a Operation part 10b Shifting sleeve 10d Notch 10e Tapered surface 10f Pin 10g Elastic member 10h Side hole 10i Second clutch switching part 10j Taper part 13, 14 Bearing part

Claims (12)

  1. 前輪と後輪とを結ぶフレームに二次電池及び補助駆動用のモータを取り付け、クランク軸から伝達された踏力又は前記モータの出力による駆動力を駆動力伝達要素を介して駆動輪に伝達可能とし、前進非駆動時には、駆動輪からモータの出力軸への逆入力により生じた回生電力を二次電池に還元する回生機構を備え、駆動輪に設けたハブ(1)内部に変速機構(3)と変速制御機構(10)を備えており、変速機構(3)は、遊星歯車機構によって構成されて、前記駆動輪の車軸(5)周りに設けられた太陽歯車(3a)と、その太陽歯車(3a)に噛み合う遊星歯車(3b)、及びその遊星歯車(3b)を保持する遊星キャリア(3c)を有し、ハブケース(7)は、前記遊星歯車(3b)と噛み合う外輪歯車(3d)と一体に回転するようになっており、前記変速機構(3)は、前進駆動時に、踏力又はモータの出力による駆動力が前記駆動力伝達要素から前記遊星キャリア(3c)に入力されて前記遊星キャリア(3c)から駆動輪に等速以上で伝達される増速型であり、前記変速機構(3)は、前記変速制御機構(10)により、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して前記太陽歯車(3a)をクラッチを介して前記車軸(5)周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替えることにより変速する機能を有し、前進非駆動時には、駆動輪からの逆入力は、前記変速機構(3)のいずれの変速段においても前進駆動時の駆動力伝達経路と逆向きに伝達されることを特徴とするハブ(1)を備えた電動補助自転車。   A secondary battery and an auxiliary drive motor are attached to the frame connecting the front wheel and the rear wheel, and the pedaling force transmitted from the crankshaft or the driving force generated by the output of the motor can be transmitted to the driving wheel via the driving force transmitting element. When the forward drive is not driven, a regenerative mechanism is provided that returns regenerative power generated by reverse input from the drive wheel to the output shaft of the motor to the secondary battery, and the speed change mechanism (3) is provided inside the hub (1) provided on the drive wheel. And a speed change control mechanism (10). The speed change mechanism (3) is constituted by a planetary gear mechanism, and is provided with a sun gear (3a) provided around the axle (5) of the drive wheel, and the sun gear. A planetary gear (3b) meshing with (3a), and a planet carrier (3c) holding the planetary gear (3b); Rotate together In the forward drive, the speed change mechanism (3) is driven from the planet carrier (3c) when a driving force by a pedaling force or a motor output is input from the driving force transmission element to the planet carrier (3c). The transmission mechanism (3) is a speed increasing type that is transmitted to a wheel at a constant speed or higher, and the transmission control mechanism (10) clutches the sun gear (3a) for each of driving force and reverse input. The function of shifting the gears by switching between relative rotation and non-rotation around the axle (5) via a wheel is provided. When the vehicle is not driven forward, the reverse input from the drive wheels is applied to any of the transmission mechanisms (3). The battery-assisted bicycle provided with the hub (1) is transmitted in the reverse direction to the driving force transmission path during forward driving even at the shift speeds.
  2. 前記遊星歯車(3b)は歯数の異なる複数の歯車部を有し、前記太陽歯車(3a)は前記歯車部と同数設けられてその各太陽歯車(3a)が前記歯車部にそれぞれ噛み合っており、前記クラッチとして、前記各太陽歯車(3a)と前記車軸(5)の間にはそれぞれ変速用第一クラッチ(3e)が設けられ、前記変速制御機構(10)は、前記各変速用第一クラッチ(3e)をそれぞれ係合可能状態又は係合不能状態とに切り替えることで、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して前記各太陽歯車(3a)を前記車軸(5)周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替え可能であることを特徴とする請求項1に記載の電動補助自転車。   The planetary gear (3b) has a plurality of gear portions having different numbers of teeth, and the sun gear (3a) is provided in the same number as the gear portions, and the sun gears (3a) mesh with the gear portions, respectively. As the clutch, a first shift clutch (3e) is provided between each sun gear (3a) and the axle (5), and the shift control mechanism (10) By switching the clutch (3e) between the engageable state and the disengageable state, the sun gear (3a) can be rotated around the axle (5) with respect to the driving force and the reverse input, respectively. The battery-assisted bicycle according to claim 1, wherein the battery-assisted bicycle can be switched to be relatively unrotatable.
  3. 前記各変速用第一クラッチ(3e)は、1つの係合子が駆動力と逆入力の両方に対して係合可能である構造を有する請求項2に記載の電動補助自転車。 3. The battery-assisted bicycle according to claim 2, wherein each of the first shift clutches (3 e) has a structure in which one engagement element can be engaged with both driving force and reverse input. 4.
  4. 前記各変速用第一クラッチ(3e)は、複数の係合子を有し、少なくとも1つの係合子が駆動力に対して係合可能であり、少なくとも1つの係合子が逆入力に対して係合可能である構造を有する請求項2に記載の電動補助自転車。 Each of the first shift clutches (3e) has a plurality of engagement elements, at least one engagement element is engageable with a driving force, and at least one engagement element is engaged with a reverse input. The battery-assisted bicycle according to claim 2, which has a structure that can be used.
  5. 前記変速用第一クラッチ(3e)がラチェットクラッチによって構成されていることを特徴とする請求項4に記載の電動補助自転車。 The battery-assisted bicycle according to claim 4, wherein the first shifting clutch (3e) is a ratchet clutch.
  6. 前記変速用第一クラッチ(3e)は、少なくとも2つの変速用第一クラッチ爪(3f)が前記車軸(5)の外面に揺動自在に設けられており、その変速用第一クラッチ爪(3f)が噛み合う変速用第一クラッチカム面(3g)が前記太陽歯車(3a)の内面に設けられており、前記少なくとも2つの変速用第一クラッチ爪(3f)は互いに逆方向に揺動可能であって、前記変速用第一クラッチカム面(3g)は、その逆方向に揺動する前記変速用第一クラッチ爪(3f)の一方が駆動力に対して他方が逆入力に対してそれぞれ係合可能な形状を有することを特徴とする請求項5に記載の電動補助自転車。   The first shift clutch (3e) has at least two first shift clutch claws (3f) swingably provided on the outer surface of the axle (5), and the first shift clutch claws (3f) ) Meshing with each other is provided on the inner surface of the sun gear (3a), and the at least two shifting first clutch pawls (3f) can swing in opposite directions. The first clutch cam surface (3g) for shifting is engaged with one of the first clutch pawls (3f) for swinging in the opposite direction to the driving force and the other for the reverse input. 6. The battery-assisted bicycle according to claim 5, wherein the battery-assisted bicycle has a shape that can be combined.
  7. 前記変速用第一クラッチ(3e)は、少なくとも2つの変速用第一クラッチ爪(3f)が前記太陽歯車(3a)の内面に揺動自在に設けられており、その変速用第一クラッチ爪(3f)が噛み合う変速用第一クラッチカム面(3g)が前記車軸(5)の外面に設けられており、前記少なくとも2つの変速用第一クラッチ爪(3f)は互いに逆方向に揺動可能であって、前記変速用第一クラッチカム面(3g)は、その逆方向に揺動する前記変速用第一クラッチ爪(3f)の一方が駆動力に対して他方が逆入力に対してそれぞれ係合可能な形状を有することを特徴とする請求項5に記載の電動補助自転車。   The first shifting clutch (3e) has at least two shifting first clutch pawls (3f) swingably provided on the inner surface of the sun gear (3a). A first clutch cam surface (3g) for shifting with which 3f) is engaged is provided on the outer surface of the axle (5), and the at least two first clutch claws (3f) for shifting can swing in opposite directions. The first clutch cam surface (3g) for shifting is engaged with one of the first clutch pawls (3f) for swinging in the opposite direction to the driving force and the other for the reverse input. 6. The battery-assisted bicycle according to claim 5, wherein the battery-assisted bicycle has a shape that can be combined.
  8. 前記遊星キャリア(3c)といずれか一つの前記太陽歯車(3a)との間には変速用第二クラッチ(3h)が設けられ、前記変速制御機構(10)は、前記各変速用第二クラッチ(3h)を係合可能状態又は係合不能状態とに切り替えることで、駆動力及び逆入力のそれぞれに対して前記遊星キャリア(3c)を前記太陽歯車(3a)周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替え可能であることを特徴とする請求項2乃至7のいずれか一つに記載の電動補助自転車。   A shift second clutch (3h) is provided between the planet carrier (3c) and any one of the sun gears (3a), and the shift control mechanism (10) includes the shift second clutches. By switching (3h) between the engageable state and the disengageable state, the planetary carrier (3c) can be relatively rotated around the sun gear (3a) or relatively rotated with respect to each of the driving force and the reverse input. The battery-assisted bicycle according to any one of claims 2 to 7, wherein the bicycle can be switched to disabled.
  9. 前記変速用第二クラッチ(3h)がラチェットクラッチによって構成されていることを特徴とする請求項8に記載の電動補助自転車。   The battery-assisted bicycle according to claim 8, wherein the second clutch for shifting (3h) is constituted by a ratchet clutch.
  10. 前記変速用第二クラッチ(3h)は、少なくとも2つの変速用第二クラッチ爪(3i)が前記太陽歯車(3a)の外面に揺動自在に設けられており、その変速用第二クラッチ爪(3i)が噛み合う変速用第二クラッチカム面(3j)が前記遊星キャリア(3c)の内面に設けられており、前記少なくとも2つの変速用第二クラッチ爪(3i)は互いに逆方向に揺動可能であって、前記変速用第二クラッチカム面(3j)は、その逆方向に揺動する前記変速用第二クラッチ爪(3i)の一方が駆動力に対して他方が逆入力に対してそれぞれ係合可能な形状を有することを特徴とする請求項9に記載の電動補助自転車。   The second clutch for shifting (3h) has at least two shifting second clutch pawls (3i) swingably provided on the outer surface of the sun gear (3a). 3i) meshes with the second clutch cam surface (3j) for shifting, provided on the inner surface of the planet carrier (3c), and the at least two shifting second clutch pawls (3i) can swing in opposite directions. The second clutch cam surface (3j) for shifting is configured such that one of the second clutch pawls (3i) that swings in the opposite direction is for driving force and the other is for reverse input. The battery-assisted bicycle according to claim 9, wherein the bicycle has an engageable shape.
  11. 前記変速制御機構(10)は、前記各太陽歯車(3a)のいずれか一つを前記車軸(5)周りに相対回転不能に他を相対回転可能に、且つ、前記遊星キャリア(3c)を前記いずれか一つの太陽歯車(3a)周りに相対回転可能とする増速状態と、前記各太陽歯車(3a)の全てを前記車軸(5)周りに相対回転可能に、且つ、前記遊星キャリア(3c)を前記いずれか一つの太陽歯車(3a)周りに相対回転不能とする等速状態とに変速可能であることを特徴とする請求項8乃至10のいずれか一つに記載の電動補助自転車。   The transmission control mechanism (10) is configured such that any one of the sun gears (3a) is relatively non-rotatable around the axle (5) and the other is relatively rotatable, and the planet carrier (3c) is A speed increasing state in which the sun gear (3a) can be relatively rotated around any one of the sun gears (3a), the sun gear (3a) can be relatively rotated around the axle (5), and the planet carrier (3c). 11. The battery-assisted bicycle according to any one of claims 8 to 10, characterized in that the gear can be shifted to a constant speed state in which relative rotation is impossible around the sun gear (3a).
  12. 前記変速制御機構(10)は、前記車軸(5)内を通して外部に引き出された操作部(10a)を有しており、前記操作部(10a)を移動操作することにより変速を行うことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一つに記載の電動補助自転車。   The shift control mechanism (10) has an operation portion (10a) drawn out through the axle (5), and performs a shift by moving the operation portion (10a). The battery-assisted bicycle according to any one of claims 1 to 11.
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